Truyền động điện tự động

Khi c¾t stato khái nguån xoay chiÒu råi ®ãng vµo nguån mét chiÒu th× dßng mét chiÒu nµy sÏ sinh ra mét tõ tr−êng ®øng yªn Φ so víi stato nh− h×nh 2-39b... NghÜa lµ cuén d©y stato thù[r]

ThS khơng công minh

b mụn: tự động - đo l−ờng - khoa điện tr−ờng đại hc bỏch khoa nng

giáo trình

truyền động điện tự động

lời nói đầu

phc v kịp thời cho việc học tập giảng dạy sinh viên giáo viên khoa Điện tr−ờng Đại học Bách khoa Đà nẵng nh− sinh viên trung tâm, làm tài liệu tham khảo cho kỹ s− điện ngành có liên quan, chúng tơi biên soạn giáo trình “truyền động điện tự động” (tập1, 2) Giáo trình gồm hai phần:

Phần (Tập1): Trình bày kiến thức về: đặc tính máy sản xuất, động cơ; ph−ơng pháp điều chỉnh tốc độ động cơ, hệ “bộ biến đổi - động cơ”; trình độ hệ thống truyền động điện tự động; chọn công suất động

Phần (Tập2): Trình bày hệ điều khiển tự động (ĐKTĐ) truyền động điện nh−: phân tích nguyên tắc điều khiển tự động; phần tử điều khiển bảo vệ; tổng hợp hệ TĐĐTĐ theo đại số logic

Nội dung giáo trình (Phần 1) gồm chơng:

Ch−ơng 1: Khái niệm chung hệ truyền động điện tự động Ch−ơng 2: Đặc tính động điện

Ch−ơng 3: Điều chỉnh tốc độ động điện theo thông số Ch−ơng 4: Điều chỉnh tốc độ hệ "Bộ biến đổi - Động điện" Ch−ơng 5: Quá trình độ hệ thống truyền động điện Ch−ơng 6: Tính chọn cơng suất động

Nội dung giáo trình (Phần 2) gồm ch−¬ng:

Ch−ơng 1: Khái niệm chung hệ thống điều khiển tự động truyền động điện (HT ĐKTĐ TĐĐ)

Ch−ơng 2: Những nguyên tắc điều khiển tự động Ch−ơng 3: Các mạch bảo vệ tín hiệu hóa Ch−ơng 4: Phần tử điều khiển logic - số Ch−ơng 5: Tổng hợp hệ điều khiển logic

Do hạn chế thông tin nh− khả nên nội dung giáo trình chắn cịn nhiều vấn đề cần hoàn thiện

Rất mong bạn đồng nghiệp độc giả đóng góp ý kiến Th− góp ý xin gửi cho ThS Kh−ơng Công Minh, Giáo viên khoa điện, Tr−ờng đại học Bách khoa, Đại học Đà nẵng

Tác giả

Chơng 1:

Khái niệm chung hệ truyền động điện tự động

Đ 1.1 Mục đích yêu cầu:

+ Nắm đ−ợc cấu trúc chung hệ thống truyền động điện tự động (HT-TĐĐTĐ)

+ Nắm đ−ợc đặc tính loại động hệ thống truyền động điện tự động cụ thể

+ Phân tích đ−ợc ph−ơng pháp điều chỉnh tốc độ động vấn đề điều chỉnh tốc độ hệ “bộ biến đổi - động ”

+ Khảo sát đ−ợc trình độ HT-TĐĐTĐ với thông số hệ phụ tải

+ Tính chọn ph−ơng án truyền động nắm đ−ợc nguyên tắc để chọn công suất động điện

+ Nắm đ−ợc nguyên tắc điều khiển tự động HT-TĐĐTĐ

+ Phân tích đánh giá đ−ợc mạch điều khiển tự động điển hình máy hệ thống ó cú sn

+ Nắm đợc nguyên tắc làm việc phần tử điều khiển logic + Tổng hợp đợc số mạch điều khiển logic

+ Thit kế đ−ợc mạch điều khiển tự động máy hệ thống theo yêu cầu công nghệ

Đ 1.2 Cấu trúc phân loại hệ thống truyền động điện tự động (tđđ tđ) 1.2.1 Cấu trúc hệ thống truyền động điện tự động:

* Định nghĩa hệ thống truyền động điện tự động:

+ Hệ truyền động điện tự động (TĐĐ TĐ) tổ hợp thiết bị điện, điện tử, v.v phục vụ cho cho việc biến đổi điện thành cung cấp cho cấu công tác máy sản suất, nh− gia cơng truyền tín hiệu thơng tin để điều khiển q trình biến đổi l−ợng theo u cầu cơng nghệ

* CÊu tróc chung:

Trang

CÊu trúc hệ TĐĐ TĐ gồm phần chính:

- Phần lực (mạch lực): từ l−ới điện nguồn điện cung cấp điện đến biến đổi (BBĐ) động điện (ĐC) truyền động cho phụ tải (MSX) Các biến đổi nh−: biến đổi máy điện (máy phát điện chiều, xoay chiều, máy điện khuếch đại), biến đổi điện từ (khuếch đại từ, cuộn kháng bảo hoà), biến đổi điện tử, bán dẫn (Chỉnh l−u tiristor, điều áp chiều, biến tần transistor, tiristor) Động có loại nh−: động chiều, xoay chiều, loại động đặc biệt

- Phần điều khiển (mạch điều khiển) gồm cấu đo l−ờng, điều chỉnh tham số cơng nghệ, khí cụ, thiết bị điều khiển đóng cắt phục vụ cơng nghệ cho ng−ời vận hành Đồng thời số hệ TĐĐ TĐ khác có mạch ghép nối với thiết bị tự động khác với máy tính điều khiển

PhÇn ®iÖn

1.2.2 Phân loại hệ thống truyền động điện tự động:

L−ới - Truyền động điện không điều chỉnh: th−ờng có động nối

trực tiếp với l−ới điện, quay máy sản xuất với tốc độ định msx

Bb® ®c

- Truyền động có điều chỉnh: tuỳ thuộc vào yêu cầu cơng nghệ mà ta có hệ truyền động điện điều chỉnh tốc độ, hệ truyền động điện tự động điều chỉnh mô men, lực kéo, hệ truyền động điện tự động điều chỉnh vị trí Trong hệ hệ truyền động điện tự động nhiều động

R Rt

k kt

Phần

- Theo cu trỳc v tớn hiu điều khiển mà ta có hệ truyền động điện tự động điều khiển số, hệ truyền động điện tự động điều khiển t−ơng tự, hệ truyền động điện tự động điều khiển theo ch−ơng trình vh

gn

- Theo đặc điểm truyền động ta có hệ truyền động điện tự động động điện chiều, động điện xoay chiều, động b−ớc, v.v Hình 1-1: Mô tả cấu trúc chung hệ TĐĐ TĐ

BBĐ: Bộ biến đổi; ĐC: Động điện; MSX: Máy sản xuất; R RT: Bộ điều chỉnh truyền động công nghệ; K KT: Bộ đóng cắt phục vụ truyền động cơng nghệ; GN: Mạch ghép nối; VH: Ng−ời vận hành

- Theo mức độ tự động hóa có hệ truyền động không tự động hệ truyền động điện tự động

- Ngồi ra, cịn có hệ truyền động điện khơng đảo chiều, có đảo chiều, hệ truyền động đơn, truyền động nhiều động cơ, v.v

Đ 1.3 ĐặC TíNH CƠ CủA MáY SảN XUấT Và ĐộNG CƠ 1.3.1 Đặc tính máy s¶n xt:

+ Đặc tính máy sản xuất quan hệ tốc độ quay mômen cản máy sản xuất: Mc = f(ω)

+ Đặc tính máy sản xuất đa dạng, nhiên phần lớn chúng đợc biếu diễn dới dạng biểu thức tổng quát:

Mc = Mco + (M®m - Mco)

q

đm⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛

ω ω

(1-1) Trong đó:

Mc - mômen ứng với tốc độ ω

Mco - mômen ứng với tốc độ ω =

Mđm - mômen ứng với tốc độ định mức ωđm

+ Ta cã c¸c tr−êng hợp số mũ q ứng với tải:

Khi q = -1, mômen tỷ lệ nghịch với tốc độ, t−ơng ứng cấu máy tiện, doa, máy dây, giấy, (đ−ờng c hình 1-2)

Đặc điểm loại máy tốc độ làm việc thấp mơmen cản (lực cản) lớn

Khi q = 0, Mc = Mđm = const, tơng ứng cấu máy nâng

hạ, cầu trục, thang máy, băng tải, cấu ăn dao máy cắt gọt, (đờng d hình 1-2)

Khi q = 1, mômen tỷ lệ bậc với tốc độ, t−ơng ứng cấu ma sát, máy bào, máy phát chiều tải trở, (đ−ờng e hình 1-2)

Khi q = 2, mômen tỷ lệ bậc hai với tốc độ, t−ơng ứng cấu máy bơm, quạy gió, máy nén, (đ−ờng f hình 1-2)

+ Trên hình 1-2a biểu diễn đặc tính máy sản xuất: Trang

b) Dạng đặc tính máy sản xuất có tính c) Dạng đặc tính máy sản xuất có tính phản kháng

+ Ngồi ra, số máy sản xuất có đặc tính khác, nh−: - Mơmen phụ thuộc vào góc quay Mc = f() hoc mụmne ph

thuộc vào đờng Mc = f(s), máy công tác có pittông, c¸c m¸y

trục khơng có cáp cân có đặc tính thuộc loại

- M«men phơ thc vào số vòng quay đờng Mc = f(,s)

nh loại xe điện

- Mụmen ph thuộc vào thời gian Mc = f(t) nh− máy nghiền đá,

nghiỊn qng

Trên hình 1-2b biểu diễn đặc tính máy sản xuất có mơmen cản dạng

Trên hình 1-2c biểu diễn đặc tính máy sản xuất có mơmen cản dạng phản kháng

Trang

Hình 1-2: a) Các dạng đặc tính máy sản xuất c: q = -1; d: q = 0; e: q = 1; f: q =

ω

ω ω

c d

e M'c M

c Mc

f ω®m

M M

M'c

M®m M

1.3.2 Đặc tính động điện:

+ Đặc tính động điện quan hệ tốc độ quay mômen động cơ: M = f(ω)

+ Nhìn chung có loại đặc tính loại động đặc tr−ng nh−: động điện chiều kích từ song song hay độc lập (đ−ờngc), động điện chiều kích từ nối tiếp hay hỗn hợp (đ−ờngd), động điện xoay chiều không đồng (đ−ờnge), đồng (đ−ờngf), hình 1-3

* Th−ờng ng−ời ta phân biệt hai loại đặc tính cơ:

+ Đặc tính tự nhiên: đặc tính có đ−ợc động nối theo sơ đồ bình th−ờng, không sử dụng thêm thiết bị phụ trợ khác thông số nguồn nh− động định mức Nh− động có đặc tính tự nhiên

+ Đặc tính nhân tạo hay đặc tính điều chỉnh: đặc tính nhận đ−ợc thay đổi thơng số nguồn, động nối thêm thiết bị phụ trợ vào mạch, sử dụng sơ đồ đặc biệt Mỗi động có nhiều đặ tính nhân tạo 1.3.3 Độ cứng đặc tính cơ:

+ Đánh giá so sánh đặc tính cơ, ng−ời ta đ−a khái niệm “độ cứng đặc tính ” đ−ợc định nghĩa:

Trang

β =

∂ω ∂M

; đặc tính tuyến tính thì: β =

ω ∆ ∆M

; (1-2a) Hoặc theo hệ đơn vị t−ơng đối: *

* *

d dM

ω =

β ; (1-2b) Trong đó: ∆M ∆ω l−ợng sai phân mômen tốc độ t−ơng ứng; M* = M/M

®m ; ω

* = /

đm ;

* = ω/ω cb

Hoặc tính theo đồ thị: β = γ

ω tg m

mM ; (h×nh 1- 4) (1-3)

ω

f

Trong đó:

ω

e + m

M tỉ lệ xích

c của trục mômen γ

d + mω lµ tØ lƯ xÝch

của trục tốc độ XL

mω M(ω)

+ góc tạo thành M

gia tip tuyến với Hình 1-3: Các đặc tính bốn loại động điện

trơc ω t¹i ®iĨm xÐt m

M M

của đặc tính

Hình 1- 4: Cách tính độ cứng đặc tính đồ thị

+ Động khơng đồng có độ cứng đặc tính thay đổi giá trị (β > 0, β < 0)

+ Động đồng có đặc tính tuyệt đối cứng (β≈∞) + Động chiều kích từ độc lập có độ cứng đặc tính cứng (β≥ 40)

+ Động chiều kích từ độc lập có độ cứng đặc tính mềm (β≤ 10)

Đ 1.4 CáC TRạNG THáI LàM VIệC CủA Hệ T§§T§

+ Trong hệ truyền động điện tự động có q trình biến đổi l−ợng điện thành ng−ợc lại Chính trình biến đổi định trạng thái làm việc hệ truyền động điện Có thể lập Bảng 1-1:

TT Biu

công suất Pđiện Pcơ P Trạng thái làm việc

1 = = Pđiện

- Động không tải

2 0 = Pđ - Pc

- Động có tải

3 = < = Pcơ

HÃm không tải

4 < < = Pc - Pđ

HÃm tái sinh

5 < = ⏐Pc + P®⏐

H·m ngợc

6 = < = Pcơ

Hãm động Trang

ở trạng thái động cơ: Ta coi dịng cơng suất điện Pđiện có giá trị

d−ơng nh− có chiều truyền từ nguồn đến động từ động biến đổi công suất điện thành công suất cơ: Pcơ = M.ω cấp cho máy

sản xuất đ−ợc tiêu thụ cấu công tác máy Công suất có giá trị d−ơng nh− mơmen động sinh chiều với tốc độ quay

ở trạng thái máy phát: ng−ợc lại, hệ truyền động làm việc, điều kiện cấu cơng tác máy sản xuất tạo động tích lũy hệ đủ lớn, đ−ợc truyền trục động cơ, động tiếp nhận l−ợng làm việc nh− máy phát điện Cơng suất điện có giá trị âm có chiều từ động nguồn, cơng suất có giá trị âm truyền từ máy sản xuất động mômen động sinh ng−ợc chiều với tốc độ quay

P®

∆P P®

Mơmen máy sản xuất đ−ợc gọi mơmen phụ tải hay mơmen cản Nó đ−ợc định nghĩa dấu âm d−ơng, ng−ợc lại với du mụmen ca ng c

+ Phơng trình cân công suất hệ TĐĐ TĐ là:

P® = Pc + ∆P (1-4)

Trong đó: Pđ công suất điện; Pc công suất cơ; ∆P tổn

thÊt c«ng suÊt

- Trạng thái động gồm: chế độ có tải chế độ không tải Trạng thái động phân bố góc phần t− I, III mặt phẳng ω(M)

- Trạng thái hãm có: Hãm khơng tải, Hãm tái sinh, Hãm ng−ợc và Hãm động Trạng thái hãm góc II, IV mặt phẳng ω(M)

- HÃm tái sinh: Pđiện < 0, Pcơ < 0, biến thành điện

trả lới

- HÃm ngợc: Pđiện > , Pcơ < 0, điện chuyển

thành tổn thÊt ∆P

Trang

∆P

Pc

∆P P®

Pc

∆P P®

Pc

∆P

Pc

Pc

- Hãm động năng: Pđiện = 0, Pcơ < 0, biến thành cơng

st tỉn thÊt P

* Các trạng thái làm việc mặt ph¼ng [M, ω]:

Trạng thái động cơ: t−ơng ứng với điểm nằm góc phần t− thứ góc phần t− thứ ba mặt phẳng [M, ω], hình -

Trạng thái máy phát: t−ơng ứng với điểm nằm góc phần t− thứ hai góc phần t− thứ t− mặt phẳng [M, ω], hình - trạng thái này, mômen động chống lại chiều chuyển động, nên động có tác dụng nh− hãm, trạng thái máy phát cịn có tên gọi "trạng thái hãm"

Trang 10

Đ 1.5 TíNH ĐổI CáC ĐạI LƯợNG CƠ HọC 1.5.1 Mômen lực quy đổi:

+ Quan niệm tính đổi nh− việc dời điểm đặt từ trục trục khác mômen hay lực có xét đến tổn thất ma sát truyền lực Th−ờng quy đổi mômen cản Mc, (hay lực cản Fc)

phận làm việc trục động

+ Điều kiện quy đổi: đảm bảo cân công suất phần của hệ TĐĐTĐ:

- Khi l−ợng truyền từ động đến máy sản xuất: Ptr = Pc + ∆P (1-5)

Trong đó: Ptr cơng suất trục động cơ, Ptr = Mcqđ.ω,

(Mcqđ ω - mômen cản tĩnh quy đổi tốc độ góc trục

động cơ)

Pc công suất máy sản xuất, Pc = Mlv.lv ,

(Mlv ωlv - mômen cản tốc độ góc trục làm việc)

∆P lµ tỉn thất khâu khí

* Nu tớnh theo hiệu suất hộp tốc độ chuyển động quay:

= ω

η ω =

η

= P M M

P cqd

i lv lv i

c

tr (1-6)

Rót ra: Mcq®

i M

M

i lv i

lv lv

η = ω η

ω

= ; (1-7)

Trong đó: ηi - hiệu suất hộp tốc độ

i = lv

ω ω

- gọi tỷ số truyền hp tc

Trang 11 Trạng thái m¸y ph¸t

Mω < ; Mcω > ;

Mc ω Mc

ω M M

ω

II M(ω)

I

G Mc(ω)

Trạng thái máy phát M < ; Mc > ;

Trạng thái động Mω > ; Mcω < ;

II I

M III IV

Trạng thái động

Mω > ; Mcω < ; Mc(ω)

M(ω)

III IV

ω M Mc ω M Mc

* Nếu chuyển động tịnh tiến lực quy đổi:

ρ η =

F

M lv

cqâ (1-8)

Trong đó: η = ηi.ηt - hiệu suất truyền lực

ηt - hiƯu st cđa tang trèng

ρ = ω/vlv - gọi tỷ số quy đổi

- Khi l−ợng truyền từ máy sản xuất đến động cơ: Ptr = Pc - ∆P (tự chứng minh)

1.5.2 Quy đổi mơmen qn tính khối l−ợng qn tính:

+ Điều kiện quy đổi: bảo tồn động tích luỹ hệ thống:

W = ∑

n

i

W (1-9)

Chuyển động quay: W = J

2

2

ω

(1-10) Chuyển động tịnh tiến: W = m

2 v2

(1-11) Nếu sử dụng sơ đồ tính tốn phần dạng đơn khối, áp dụng điều kiện ta có:

⋅ω = ⋅ω +∑ ⋅ω +∑ ⋅ q

2 j j n

1

2 i i

   qâ

2 v m

J

J

J (1-12)

⇒ ∑ ∑

ρ + +

= q

1 j j n

1 i i Â

qâ

m i

J J

j (1-13)

Trang 12

Trong đó: Jqđ - mơmen quán tính quy đổi trục động

ωĐ - tốc độ góc trục động

JĐ - mơmen qn tính động c

Ji - mômen quán tính bánh thứ i

mj - khối lợng quán tính tải trọng thứ j

ii = ω/ωi - tỉ số truyền tốc độ từ trục thứ i

ρ = ω/vj - tỉ số quy đổi vận tốc tải trọng

* Ví dụ: Sơ đồ truyền động cấu nâng, hạ : Jđ , Mđ , ωđ i, ηi

c d

ωt , Jt , Mt , ηt

e f vlv,Flv

G Hình 1- 6: Sơ đồ động học cấu nâng hạ c động điện; d hộp tốc độ;

e tang trèng quay; f t¶i träng

1

2

3

Ta cã: 2

j j t t

1 i i Â

qâ

m i J i J J

J

ρ + + +

= ∑ (1-14)

Trong đó: it =

t

ω ω

Đ 1.6 PHƯƠNG TRìNH ĐộNG HọC CủA Hệ TĐĐ TĐ + Là quan hệ đại l−ợng (ω, n, L, M, ) với thời gian: Dạng tổng quát:

dt ) J ( d M n i i ω = ∑ = r r (1-15) + Nếu coi mômen động sinh mơmen cản ng−ợc chiều nhau, J = const, ta có ph−ơng trình d−ới dạng số học:

dt d J M M c ω =

− (1-16)

Theo hệ đơn vị SI: M(N.m); J(kg.m2); ω(Rad/s); t(s)

Theo hÖ kü thuËt: M(KG.m); GD(KG.m2); n(vg/ph); t(s):

dt dn 375 GD M M

c = ⋅

− (1-17)

Theo hệ hỗn hợp: M(N.m); J(kg.m2); n(vg/ph); t(s):

dt dn 55 , J M

M− c = ⋅ (1-18)

Mômen động: Mđg =

dt d J M M c ω =

− (1-19)

Từ phơng trình (1-19) ta thấy rằng: - Khi Mđg > hay M > Mc ,

dt d>

hệ tăng tốc - Khi Mđg < hay M < Mc ,

dt dω<

→ hƯ gi¶m tèc

- Khi Mđg = hay M = Mc , d/dt = hệ làm việc xác

lp, hay hệ làm việc ổn định: ω = const Trang 14

* Nếu chọn lấy chiều tốc độ ω làm chuẩn thì: M(+) M↑↑ω M(-) M↑↓ω Còn Mc(+) Mc↑↓ω; Mc(-) Mc

Đ 1.7 ĐIềU KIệN ổN ĐịNH TĩNH CđA HƯ T§§ T§

Nh− nêu, M = Mc hệ TĐĐTĐ làm việc xác lập

Điểm làm việc xác lập giao điểm đặc tính động điện

ω(M) với đặc tính máy sản suất ω(Mc) Tuy nhiên

bất kỳ giao điểm hai đặc tính điểm làm việc xác lập ổn định mà phải có điều kiện ổn định, ng−ời ta gọi ổn định tĩnh hay làm việc phù hợp động với tải

Để xác định điểm làm việc, dựa vào ph−ơng trình động học:

M M ( )

dt d J x x c x ω − ω ⋅ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ω ∂ ∂ − ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ω ∂ ∂

= (1-20)

Ng−ời ta xác định đ−ợc điều kiện xác lập ổn định là:

0 M M x c x < ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ∂ω ∂ − ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ∂ω ∂ (1-21) Hay: β - βc < (1-22)

* Ví dụ: Xét hai điểm giao đặc tính cơ:

ω

A

ω(M)

Trang 15

Hình 1- 7: Xét điểm làm việc ổn định B

ω(MC)

β

M

Tại điểm khảo sát ta thấy ba điểm A, B, C điểm làm việc xác lập ổn định Điểm D điểm làm việc không ổn định

Tr−ờng hợp: A: β < βc β < βc = → xác lập ổn định

B: β > βc β > βc1 = → khơng ổn định

§ 1.8 §éNG HäC CđA HƯ T§§ T§

Trong hệ TĐĐ TĐ có thiết bị điện + cơ, phận có nhiệm vụ chuyển từ động đến phận làm việc máy sản xuất đ−ợc biến thnh cụng hu ớch

Động điện có phần điện (stato) phần (roto trục)

Phần phụ thuộc vào kết cấu, vật liệu loại máy, chúng đa dạng phức tạp, phải đ−a dạng điển hình đặc tr−ng cho loại, phần có dạng tổng quát đặc tr−ng gọi mẫu học truyền động điện

Mẫu học (đơn khối) vật thể rắn quay xung quanh trục với tốc độ động cơ, có mơmen qn tính J, chịu tác động mơmen động (M) mơmen cản (Mc), hình

Trang 16

Tính đàn hồi lớn xuất hệ thống có mạch động học dài khơng chứa phần tử đàn hồi Sự biến dạng phần tử nhỏ nh−ng số phần tử lớn nên tồn máy trở nên đáng kể

Trong tr−ờng hợp phần khí hệ khơng thể thay t−ơng đ−ơng mẫu học đơn khối mà phải thay mẫu học đa khối, hình 9b

Nếu quy đổi mơmen mơmen qn tính trục tốc độ (động máy sản xuất) phần lớn tr−ờng hợp hệ truyền động có khâu đàn hồi phần thay t−ơng đ−ơng mấu học đa khối gồm khâu: khâu gồm rôto phần ứng động với phần tử nối cứng với động nh− hộp tốc độ, trống tời v.v ; khâu khâu đàn hồi khơng qn tính; khâu khâu máy sản xuất; nh− hình 1- 9b Trong Mđh mơmen

đàn hồi

Trang 17 B§ §C TL MSX

Phần điện ĐK Phần Hình 1- 8: Sơ đồ cấu trúc hệ TĐĐ TĐ

ϕ1 ϕ2

M§ MC

Mđh

J1 J2

Động cơ

Khõu n hi

Máy sản xuất a)

Khâu đàn hồi

F1 F2

m1 m2

b) F®h F®h

JC

J® MC

M ω

K

c)

ωC

Hình 1- 10: Mẫu học đa khối hệ chuyển động quay (a), chuyển động tịnh tiến (b) có khâu khí đàn hồi, hệ trục mềm đàn hồi (c)

ω M

Câu hỏi ôn tập

1 Chc nng nhiệm vụ hệ thống truyền động điện ? Có máy loại máy sản xuất cấu công tác ?

3 Hệ thống truyền động điện gồm phần tử khâu ? Lấy ví dụ minh họa máy sản xuất mà anh (chị) biết ?

4 Mơmen cản hình thành từ đâu ? Đơn vị đo l−ờng ? Cơng thức quy đổi mơmen cản từ trục cấu công tác trục động ?

5 Mơmen qn tính ? Đơn vị đo l−ờng ? Cơng thức tính quy đổi mơmen qn tính từ tốc độ ωi tốc độ trục

động ω ?

6 Thế mômen cản năng? Đặc điểm thể đồ thị theo tốc độ ? Lấy ví dụ cấu có mụmen cn th nng

7 Thế mômen cản phản kháng? Lấy ví dụ cấu có mômen cản phản kháng

8 nh ngha c tớnh máy sản xuất Ph−ơng trình tổng quát giải tích đại l−ợng ph−ơng trình ?

9 Hãy vẽ đặc tính máy sản xuất sau: máy tiện; cần trục, máy bào, máy bơm

10 Viết ph−ơng trình chuyển động cho hệ truyền động điện có phần dạng mẫu học đơn khối giải thích đại l−ợng ph−ơng trình ?

11 Dùng ph−ơng trình chuyển động để phân tích trạng thái làm việc hệ thống truyền động t−ơng ứng với dấu đại l−ợng M Mc ?

12 Định nghĩa đặc tính động điện ?

13 Định nghĩa độ cứng đặc tính ? Có thể xá định độ cứng đặc tính theo cách ?

Trang 18

14 Phân biệt trạng thái động trạng thái hãm động điện dấu hiệu ? Lấy vị dụ thực tế trạng thái hãm động cấu mà anh (chị) biết ?

15 Chiều dòng l−ợng nh− động làm việc trạng thái động ?

16 Chiều dòng l−ợng nh− động làm việc trạng thái máy phát ?

17 Điều kiện ổn định tĩnh ? Phân tích điểm làm việc xác lập ổn định tĩnh tọa độ [M, ω] [Mc, ω]

18 Mẫu học đơn khối ? Khi dùng mẫu học đơn khối để khảo sát hệ thống truyền động điện ?

19 Mẫu học đa khối ? Khi dùng mẫu học đa khối để khảo sát hệ thống truyền động điện ?

Chơng 2:

ĐặC TíNH CƠ CủA Động điện

Đ 2.1 KH¸I NIƯM CHUNG

Ch−ơng cho ta thấy, đặt hai đ−ờng đắc tính M(ω) Mc(ω) lên hệ trục tọa độ, ta xác định đ−ợc trạng thái lamg việc động hệ (xem hình 1-2 hình 1-3): trạng thái xác lập M = Mc ứng với giao điểm hai đ−ờng đặc tính M(ω) Mc(ω); trạng thái độ M ≠ Mc vùng có

ω≠ωxl ; trạng thái động thuộc góc phần t− thứ thứ ba; trạng thái hãm thuộc góc phần t− thứ hai thứ t−

Khi phân tích hệ truyền động, ta th−ờng coi máy sản xuất cho tr−ớc, nghĩa coi nh− biết tr−ớc đặc tính Mc(ω) Vậy muốn tìm kiếm trạng thái làm việc với thông số yêu cầu nh− tốc độ, mômen, dòng điện động v ta phải tạo đặc tính động t−ơng ứng Muốn vậy, ta phải ta phải nắm vững ph−ơng trình đặc tính đặc tính loại động điện, từ hiểu đ−ợc ph−ơng pháp tạo đặc tính nhân tạo phù hợp với máy sản xuất cho điều khiển động cho có đ−ợc trạng thái làm việc theo yêu cầu công nghệ

Mỗi động có đặc tính tự nhiên xác định số liệu định mức Trong nhiều tr−ờng hợp ta coi đặc tính nh− loạt số liệu cho tr−ớc Mặt khác có vơ số đặc tính nhân tạo có đ−ợc 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 h−ởng đến hình dáng vị trí đặc tính cơ, đ−ợc coi thông số điều khiển động cơ, t−ơng ứng ph−ơng pháp tạo đặc tính nhân tạo hay đặc tính điều chỉnh

Ph−ơng trình đặc tính động điện viết theo dạng thuận M = f(ω) hay dạng ng−ợc ω = f(M)

Trang 20

Đ 2.2 ĐặC TíNH CƠ CủA động chiều

kích từ độc lập (ĐMđl)

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 đ−ợc gọi động điện chiều kích từ song song (ĐMss)

2.2.2 Các thông số ĐMđl:

Cỏc thụng s nh mc:

nđm(vòng/phút); đm(Rad/sec); Mđm(N.m hay KG.m); Φ®m(Wb); f®m(Hz); P®m(KW); U®m(V); I®m(A);

Các thơng số tính theo hệ đơn vị khác:

ω* = ω/ω

®m ; M* = M/M®m ; I* = I/I®m; Φ* = Φ/Φ®m; R* = R/R®m; Rcb = U®m/I®m,;

ω%; M%; I%;

Trang 21

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

Ckt Rktf Ikt

I−

I−

Ikt

+ U - + Ukt

-Rktf R−f

E R

−f E

-2.2.3 Ph−ơng trình đặc tính - điện đặc tính ĐMđl: Theo sơ đồ hình 2-1a hình 2-1b, viết ph−ơng trình cân điện áp mạch phần ứng nh− sau:

U− = E + (R− + R−f).I− (2-1)

Trong đó:

U− điện áp phần ứng động cơ, (V)

E sức điện động phần ứng động (V) ⋅φ⋅ω= φ⋅ω

πa K

2 p.N =

E (2-2)

a

N p K

π

= hệ số kết cấu động

Hc: E = Keφ.n (2-3)

Vµ:

55 ,

n 60

n

2π =

= ω VËy: Ke =

55 ,

K

= 0,105.K

R− điện trở mạch phần ứng, R− = r− + rctf + rctb + rtx , (Ω) Trong đó: r− điện trở cuộn dây phần ứng động (Ω)

Rctf điện trở cuộn dây cực từ phụ động (Ω) Rctb điện trở cuộn dây cực từ bù động (Ω) Rctb điện trở tiếp xúc chổi than với cổ góp ng c ()

Rf điện trở phụ mạch phần ứng I dòng điện phần ứng

Từ (2-1) vµ (2-2) ta cã:

Trang 22

I

K R + R K U

æ æf æ æ

φ −

φ =

ω (2-4)

Đây ph−ơng trình đặc tính - điện của động chiều kích từ độc lập

Mặt khác, mơmen điện từ động đ−ợc xác định:

M®t = KφI− (2-5)

Khi bá qua tæn thÊt ma sát ổ trục, tổn thất cơ, tổn thất thép coi: Mcơ Mđt M

Suy ra: I− =

φ ≈

φ K

M K

Mõt

(2-6) Thay giá trị I vµo (2-4), ta cã:

M

) K (

R K

U M ) K (

R + R K U

2 æ æ

2 æf æ æ

φ − φ = φ

− φ =

ω Σ (2-7)

Đây ph−ơng trình đặc tính của động điện chiều kích từ độc lập

Có thể biểu diễn đặc tính d−ới dạng khác:

ω = ω0 - ∆ω (2-8)

Trong đó:

φ = ω

K Uỉ

0 gọi tốc độ khơng tải lý t−ởng (2-9)

) K (

R )

K (

R R

2 æ

f æ æ

φ = φ + = ω

∆ Σ gọi độ sụt tốc độ (2-10) Từ ph−ơng trình đặc tính điện (2-4) ph−ơng trình đặc tính (2-8) trên, với giả thiết phần ứng đ−ợc bù đủ φ = const ta vẽ đ−ợc đặc tính - điện (hình 2-2a) đặc tính cơ (hình 2-2b) đ−ờng thẳng

Đặc tính tự nhiên (TN) đặc tính có tham số định mức khơng có điện trở phụ mạch phần ứng động cơ:

M

) K (

R K

U

2 âm æâm

âm æâm

φ − φ =

ω (2-11)

Đặc tính nhân tạo (NT) đặc tính có tham số khác định mức có điện trở phụ mạch phần ứng động

Khi ω = 0, ta cã:

nm

æf æ

æ

æ I

R R

U

I =

+

= (2-12)

Vµ: nm nm

æf æ

æ K I K M

R R

U

M ⋅ φ= ⋅ φ=

+

= (2-13)

Trong đó: Inm - gọi dòng điện (phần ứng) ngắn mạch Mnm - gọi mômen ngắn mạch

Trang 24

Từ (2-7) ta xác định đ−ợc độ cứng đặc tính cơ :

æf æ

2

R R

) K ( d

dM

+ φ − = ω =

β (2-14)

Đối với đặc tính tự nhiên:

æ dm tn

R ) K ( φ − =

β (2-15)

Vµ: *

−

* tn

R

− =

β (2-16)

Nếu ch−a có giá trị R− 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:

= −η ,Ω

I U )

.( , R

âm âm âm

ỉ (2-17)

* VÝ dơ 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: 0,26Ω; điện trở phụ đ−a vào mạch phần ứng: 1,26Ω

* Gi¶i:

a) Xây dựng đặc tính tự nhiên:

Đặc tính tự nhiên vẽ qua điểm: điểm định mức [Mđm; ωđm] điểm không tải lý t−ởng [M = 0; ω = ω0] Hoặc điểm không tải lý t−ởng [M = 0; ω = ω0] điểm ngắn mạch [Mnm; ω = 0] Hoặc điểm định mức [Mđm; ωđm] điểm ngắn mạch [Mnm; ω = 0]

Trang 25 ω

ω0

ω®m TN ωnt NT

I®m Inm I−

a)

ω ω0

ω®m TN ωnt NT

M®m Mnm M b)

Tốc độ góc định mức:

230,3 rad/s

55 , 2200 55 , nâm

âm = = =

ω

Mômen (cơ) định mức:

28,6Nm

3 , 230 1000 , 1000 P M âm âm

âm = =

ω =

Nh− ta có điểm thứ đặc tính tự nhiên cần tìm điểm định mức: [28,6 ; 230,3]

Từ ph−ơng trình đặc tính tự nhiên ta tính đ−ợc:

091Wb , 230 26 , 35 220 R I U K âm æ âm âm âm = − = ω − = φ

Tốc độ không tải lý t−ởng:

241,7 rad/s

91 , 220 K U âm âm

0 = ≈

φ = ω

Ta có điểm thứ hai đặc tính [0; 241,7] nh− ta dựng đ−ợc đ−ờng đặc tính tự nhiên nh− đ−ờng c hình -

Ta tính thêm điểm thứ ba điểm ngắn m¹ch [Mnm; 0]

Nm 770 26 , 220 91 , R U K I K M − dm nm

nm = φ = φ⋅ = ⋅ =

Vậy ta có tọa độ điểm thứ ba đặc tính tự nhiên [770; 0] Độ cứng đặc tính tự nhiên xác định theo biểu thức (2-15) xác định theo số liệu lấy đ−ờng đặc tính hình 2-3

Nm.s , , 230 , 241 , 28 M M d dM âm âm tn = − = ω − ω − = ω ∆ ∆ = ω = β Trang 26

b) Xây dựng đặc tính nhân tạo có R−f = 0,78Ω:

Khi thay đổi điện trở phụ mạch phần ứng tốc độ khơng tải lý t−ởng khơng thay đổi, nên ta vẽ đặc tính nhân tạo (có R−f = 0,78Ω) qua điểm không tải lý t−ởng [0; ω0] điểm t−ơng ứng với tốc độ nhân tạo [Mđm; ωnt]:

ω (rad/s) 241,7

Ta tính đ−ợc giá trị mơmen (cơ) định mức:

Nm 66 , 28 , 230 1000 , 1000 P M âm âm

âm = =

ω =

Và tính tốc độ góc nhân tạo:

rad/s , 183 91 , 35 ) 26 , 26 , ( 220 K I ) R R ( U âm âm æf æ âm nt = + − = φ + − = ω

Ta có tọa độ điểm t−ơng ứng với tốc độ nhân tạo [28,66; 183,3] Vậy ta dựng đ−ợc đ−ờng đặc tính nhân tạo có điện trở phụ mạch phần ứng nh− đ−ờng d hình -

Trang 27

230,3 c

183,3 d

0 28,6 M (Nm)

2.2.4 Đặc tính khởi động ĐMđl

tính điện trở khởi động:

2.2.4.1 Khởi động xây dựng đặc tính khởi động:

+ Nếu khởi động động ĐMđl ph−ơng pháp đóng trực tiếp dịng khởi động ban đầu lớn: Ikđbđ = Uđm/R− ≈ (10 ữ 20)Iđm, nh− 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, th−ờng chọn:

Ik®b® = Inm≤ Icp = 2,5I®m (2-18)

+ Muốn thế, ng−ời ta th−ờng đ−a thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng bắt đầu khởi động, sau loại dần chúng để đ−a tốc độ động lên xác lập

I’k®b® = I’nm = R R

U f æ æ

âm

+ = (2ữ2,5)Iđm≤ Icp ; (2-19) * Xây dựng đặc tính - điện khởi động ĐMđl:

- Từ thông số định mức (Pđm; Uđm; Iđm; nđm, ηđm; ) thông số tải (Ic; Mc; Pc; ), số cấp khởi động m, ta vẽ đặc tính tự nhiên

- Xác định dòng điện khởi động lớn nhất: Imax = I1 = (2ữ2,5)Iđm - Xác định dòng điện khởi động nhỏ nhất: Imin = I2 = (1,1ữ1,3)Ic - Từ điểm a(I 1) kẽ đ−ờng aω0 cắt I2 = const b; từ b kẽ đ−ờng song song với trục hồnh cắt I1 = const c; nối cω0 cắt I2 = const d; từ d kẽ đ−ờng song song với trục hồnh cắt I1 = const e;

Cứ nh− gặp đ−ờng đặc tính tự nhiên điểm giao đặc tính TN I1 = const, ta có đặc tính khởi động abcde XL

Trang 28

Nếu điểm cuối gặp đặc tính TN mà khơng trùng với giao điểm đặc tính TN I1 = const ta phải chọn lại I1 I2 tiến hành lại từ đầu

2.2.4.2 Tính điện trở khởi động: a) Ph−ơng pháp đồ thị:

Dựa vào biểu thức độ sụt tốc độ ∆ω đặc tính ứng với giá trị dịng điện (ví dụ I1 ) ta có:

1 f æ æ NT

æ

TN I

K R R

; I K R

φ + = ω ∆ φ

= ω

∆ ; (2-20)

Rót ra: R Rỉ; TN

TNi NT

fi

æ ∆ω

ω ∆ − ω ∆

= (2-21)

Qua đồ thị ta có:

R ;

he ae R he

he

Ræf1 = − ỉ = ỉ T−¬ng tù nh− vËy:

Trang 29

Hình 2-3: a) Sơ đồ nối dây Đmđl khởi động cấp, m = b) Các đặc tính khởi động Đmđl, m =

Ckt Rktf Ikt

I−

e

K2 K1

R−f2 R−f1 U−

+ - ω

ω0

a)

ω1 ω2

0 Ic I2 I1 I− TN

XL h

e d 2

c b

R ; he ce R he he hc

Rổf2 = − ổ = ổ Điện trở tổng ứng với đặc tính cơ: R1 = R− + R−f (1) = R− + (R−f + R−f 2) R2 = R− + R−f (2) = R− + (R−f 2)

b) Phơng pháp giải tích:

Gi thit ng c đ−ợc khởi động với m cấp điện trở phụ Đặc tính khởi động dốc đ−ờng 1 (hình 2-3b), sau đến cấp 2, cấp 3, cấp m, cuối đặc tính tự nhiên::

Điện trở tổng ứng với đặc tính cơ:

R1 = R− + R−f (1) = R− + (R−f + R−f + + R−f m) R2 = R− + R−f (2) = R− + (R−f + R−f + + R−f m-1)

Rm-1 = R− + (R−f m-1 + R−f m) Rm = R− + (Rf m)

Tại điểm b hình 2-3b ta cã:

R E U I 1 õm

= (2-22)

Tại điểm c hình 2-3b ta có:

I U E

R m

1

= ® - (2-23)

Trong trình khởi động, ta lấy:

=λ

2 I I

= const (2-24)

Trang 30 VËy: R R R R R R R R I I æ m m m 2

1 = = = = =

=

λ − (2-25)

Rót ra: (2-26) R R R R R R R R R R R æ m æ m æ m m æ m ⎪ ⎪ ⎪ ⎭ ⎪ ⎪ ⎪ ⎬ ⎫ λ = λ = λ = λ = λ = λ = λ = − −

+ Nếu cho tr−ớc số cấp điện trở khởi động m R1, R− ta tính đ−ợc bội số dịng điện khởi động:

I R U I R U R R m æ âm m æ âm m æ

1 = = +

=

λ (2-27)

Trong đó: R1 = Uđm/I1; thay tiếp I1 = λI2

+ Nếu biết λ, R1, R− ta xác định đ−ợc số cấp điện trở khởi động:

lg ) R / R lg(

m æ

λ

= (2-28)

* Trị số cấp khởi động đ−ợc tính nh− sau:

* VÝ dơ 2-2:

Cho động kích từ song song có số liệu sau: Pđm = 25KW; Uđm = 220V; nđm = 420vg/ph; Iđm = 120A; R−* = 0,08 Khởi động hai

cấp điện trở phụ với tần suất 1lần/1ca, làm việc ba ca, mômen cản quy đổi trục động (cả thời gian khởi động) Mc≈ 410Nm Hảy xác định cấp điện trở phụ

* Gi¶i:

Tr−ớc hết ta xác định số liệu cần thiết động cơ: Điện trở định mức: Rđm = Uđm/Iđm = 220V/120A = 1,83Ω Điện trở phần ứng: R− = R−*.Rđm = 0,08.1,83 = 0,146Ω Tốc độ góc định mức: ωđm = nđm/ 9,55 = 420/ 9,55 = 44 rad/s Từ thông động hệ số kết cấu nó:

4,6Wb

44

120 146 , 220 I

R U K

âm âm æ âm

âm =

− = ω

− =

φ

Dòng điện phụ tải: Ic = Mc/Kφđm = 410/4,6 = 89A ≈ 0,74Iđm Với tần suất khởi động ít, dịng điện mơmen phụ tải nhỏ định mức, nên ta coi tr−ờng hợp thuộc loại khởi động bình th−ờng với số cấp khởi động cho tr−ớc m = 2, dùng biểu thức (2-27), chọn tr−ớc giá trị I2:

I2 = 1,1.Ic = 1,1.89A = 98 A Ta tính đ−ợc bội số dòng điện khởi động:

2,5

98 146 ,

220 I

R

U

1

m

2 æ

âm = ≈

=

λ + +

Kiểm nghiệm lại giá trị dòng điện I1: I1 = λ.I2 = 2,5.98A = 245A ≈ 2I®m Trang 32

Giá trị dòng khởi động thấp giá trị cho phép, nghĩa số liệu tính hợp lý

Theo (2-26) ta xác định đ−ợc cấp điện trở tổng với hai đ−ờng đặc tính nhân tạo:

R1 = λR− = 2,5.0,146 = 0,365 Ω

R2 = λR1 = 2,5.0,365 = 0,912 Và điện trở phụ cÊp sÏ lµ: R−f1 = R1 - R−

= 0,365 - 0,146 = 0,219 Ω R−f2 = R2 - R−f1 - R−

= 0,912 - 0,219 - 0,146 = 0,547 Ω Trang 33

Hình 2-4: a) Sơ đồ nối dây Đmđl khởi động cấp, m = b) Các đặc tính khởi động Đmđl, m = 2: Đ−ờng có: R1 = R− + R−f1 + R−f2 Đ−ờng có: R2 = R− + R−f2 Đ−ờng TN có: R3 = R−

Ckt Rktf Ikt

I−

e

K2 K1

R−f2 R−f1 U−

+ - ω

ω0

a)

ω1 ω2

0 Ic I2 I1 I− TN

XL h

e

d 2

c b

2.2.5 Các đặc tính hãm ĐMđl:

Hãm trạng thái mà động sinh mômen quay ng−ợc chiều với tốc độ, hay gọi chế độ máy phát Động điện chiều kích từ độc lập có ba trạng thái hãm:

2.2.5.1 H·m t¸i sinh:

Hãm tái sinh tốc độ quay động lớn tốc độ không tải lý t−ởng (ω > ω0) Khi hãm tái sinh, sức điện động động lớn điện áp nguồn: E > U−, động làm việc nh− máy phát song

song với l−ới trả l−ợng nguồn, lúc dịng hãm mơmen hãm đổi chiều so với chế độ động

Khi h·m t¸i sinh:

0 I K M

R

K K

R E U I

h h

0 æ

æ h

⎪⎭ ⎪ ⎬ ⎫ <

φ =

< φω − φω = − =

(2-30)

* Mét số trạng thái hÃm tái sinh:

+ Hóm tái sinh ω > ω0: lúc máy sản xuất nh− nguồn động lực quay rôto động cơ, làm cho động trở thành máy phát, phát l−ợng trả nguồn

Trang 34

Vì E > U−, dịng điện phần ứng thay đổi chiều so với

trạng thái động :

R E U I I

æ æ h

æ <

− = =

Σ

; Mh = Kφ.Ih < ;

Mômen động đổi chiều (M < 0) trở nên ng−ợc chiều với tốc độ, trở thành mômen hãm (Mh)

+ Hãm tái sinh giảm điện áp phần ứng (U−2 < U−1), lúc Mc dạng mômen (Mc = Mtn) Khi giảm điện áp nguồn đột ngột, nghĩa tốc độ ω0 giảm đột ngột tốc độ ω ch−a kịp giảm, làm cho tốc độ trục động lớn tốc độ không tải lý t−ởng (ω > ω02) Về mặt l−ợng, động tích luỹ tốc độ cao lớn tuôn vào trục động làm cho động trở thành máy phát, phát l−ợng trả lại nguồn (hay cịn gọi hãm tái sinh), hình 2-5b

ω

U−1 I−

E1

ω01

+ Hãm tái sinh đảo chiều điện áp phần ứng (+U− ⇒ - U−): lúc Mc dạng mômen (Mc = Mtn) Khi đảo chiều điện áp phần ứng, nghĩa đảo chiều tốc độ + ω0 ⇒ - ω0, động dần chuyển sang đ−ờng đặc tính có -U−, làm việc điểm B

(⏐ωB⏐>⏐- ω0⏐) Về mặt l−ợng, tích luỹ cao lớn tn vào động cơ, làm cho động trở thành máy phát, phát l−ợng trả lại nguồn, hình 2-5c

Trang 35

Ih A

ω02 U−2 HTS

E2 Mhb®

B

0 Mc M

ω

Ih < ω

ơđ Hình 2- 5b: Hãm tái sinh giảm tốc độ cách giảm

điện áp phần ứng động (U−2 < U−1) U− I− >

ω0 U−

E E

H·m tái sinh (HTS), Trạng thái máy phát

Mh M

Hình 2- 5a: Hãm tái sinh có động lực quay động

Trạng thái động

ω ω M

Trong thực tế, cấu nâng hạ cầu trục, thang máy, nâng tải, động truyền động th−ờng làm việc chế độ động (điểm A hình 2-5c), hạ tải động làm việc chế độ máy phát (điểm B hình 2-5c)

2.2.5.2 H·m ng−ỵc:

Hãm ng−ợc mơmen hãm động ng−ợc chiều với tốc độ quay (M↑↓ω) Hóm ngc cú hai trng hp:

a) Đa điện trở phụ lớn vào mạch phần ứng:

ng làm việc điểm A, ta đ−a thêm R−f lớn vào mạch phần ứng động chuyển sang điểm B, D làm việc ổn định điểm E (ωôđ = ωE ωôđ↑↓ωA) đặc tính có thêm R−f lớn, đoạn DE đoạn hãm ng−ợc, động làm việc nh− máy phát nối tiếp với l−ới điện, lúc sức điện động động đảo dấu nên:

Trang 36

I

U E

R R

U K

R R

M K I h

f f (2-31)

h h

= +

+ =

+ + =

⎫ ⎬ ⎪ ⎭⎪

− −

− −

−

− −

φω φ

Tại thời điểm chuyển đổi mạch điện mômen động nhỏ mômen cản (MB < Mc) nên tốc độ động giảm dần Khi ω = 0, động chế độ ngắn mạch (điểm D đặc tính có R−f ) nh−ng mơmen nhỏ mơmen cản: Mnm < Mc; Do mômen cản tải trọng kéo trục động quay ng−ợc tải trọng hạ xuống, (ω < 0, đoạn DE hình 2-6a) Tại điểm E, động quay theo chiều hạ tải trọng, tr−ờng hợp chuyển động cử hệ đ−ợc thực nhờ tải

b) Hãm ng−ợc cách đảo chiều điện áp phần ứng:

Động làm việc điểm A, ta đổi chiều điện áp phần ứng (vì dịng đảo chiều lớn nên phải thêm điện trở phụ vào để hạn chế) thì:

Trang 37

ω ωb®

ω0

Ih -U−

-E I−

U−

E

Mc M

HTS

-ω0 B

A

ôđ

Hỡnh 2- 5c: Hóm tỏi sinh đảo chiều

điện áp phần ứng động (+U− ⇒ -U−)

E− ω

U− I− ω0

Hình 2-6a: a) Sơ đồ hãm ng−ợc cách thêm R−f b) Đặc tính hãm ng−ợc thêm R−f

Mnm Mc M

HN E

A

ôđ

B

D

b)

Ih U−

E− Rktf

U−

+

-Ckt Ikt

I− e

R−f

a)

(+Rf) M (Nâng)

Mc

(Hạ) M h ω

Động chuyển sang điểm B, C làm việc xác lập D phụ tải ma sát Đoạn BC đoạn hãm ng−ợc, lúc dòng hãm mômen hãm động cơ:

⎪⎭ ⎪ ⎬ ⎫ < φ = + φω + − = + − − = I K M < R R K U R R E U I h h f æ æ æ f æ æ æ æ h (2-32)

Ph−ơng trình đặc tính cơ:

M ) K ( R + R K U æf æ æ φ − φ − =

ω (2-33)

2.2.5.3 Hãm động năng: (cho U− = 0)

a) Hãm động kích từ độc lập:

Động làm việc với l−ới điện (điểm A), thực cắt phần ứng động khỏi l−ới điện đóng vào điện trở hãm Rh, động tích luỹ động cơ, động quay làm việc nh− máy phát biến thành nhiệt điện trở hãm điện trở phần ứng

Trang 38

Ph−ơng trình đặc tính hãm động năng:

M ) K ( R + R h æ φ − =

ω (2-34)

Tại thời điểm hãm ban đầu, tốc độ hãm ban đầu ωhđ nên sức điện động ban đầu, dịng hãm ban đầu mơmen hãm ban đầu:

I K M < R R K R R E I K E hd hd h æ hd h æ hd hd hd hd ⎪ ⎪ ⎭ ⎪ ⎪ ⎬ ⎫ < φ = + φω − = + − = φω = (2-35) ω

Trên đồ thị đặc tính hãm động ta thấy mômen cản phản kháng động dừng hẵn (các đoạn B10 B20), cịn mơmen cản d−ới tác dụng tải kéo động quay theo chiều ng−ợc lại (ωôđ1 ωôđ2)

Trang 39

Hình 2-7a: a) Sơ đồ hãm động kích từ độc lập

b) Đặc tính hãm động kích từ độc lập

ω ωb® ω0 I− U− E

Mc M

HĐN A ôđ2 B1 b) ôđ1 B2 Rh1 Rh2 C2 C1 a) U + -Ikt Rktf Ckt I− e Rh

Mb®2 Mb®1

ωb®

ω0

U− I−

E

Mc M

HN D A ôđ B C b) Mc’ I E h -U− − -Rktf U− + - Ckt Ikt

I− e

R−f

a)

Hình 2-6b: a) Sơ đồ hãm ng−ợc cách đảo chiều U−

b) Hãm động tự kích từ :

Động làm việc với l−ới điện (điểm A), thực cắt phần ứng kích từ động khỏi l−ới điện đóng vào điện trở hãm Rh, động tích luỹ động cơ, động quay làm việc nh− máy phát tự kích biến thành nhiệt điện trở

Ph−ơng trình đặc tính hãm động tự kích từ:

M

) K (

R R + R

2 h kt æ

φ + −

=

ω (2-36)

Trên đồ thị đặc tính hãm động tự kích từ ta thấy q trình hãm, tốc độ giảm dần dịng kích từ giảm dần, từ thơng động giảm dần hàm tốc độ, đặc tính hãm động tự kích từ giống nh− đặc tính khơng tải máy phát tự kích từ

So với ph−ơng pháp hãm ng−ợc, hãm động có hiệu có tốc độ hãm ban đầu, tốn l−ợng

Trang 40

2.2.6 Các đặc tính đảo chiều ĐMđl:

Giả sử động làm việc điểm A theo chiều quay thuận đặc tính tự nhiên thuận với tải Mc:

ω

φ φ

= U

-K K M

−®m ®m

−®m ®m R

( )2 (2-37)

Víi M = Mc th× ω = ωA = ωThuËn

Muốn đảo chiều động cơ, ta đảo chiều điện áp phần ứng đảo chiều từ thơng kích từ động Th−ờng đảo chiều động cách đảo chiều điện áp phần ứng Khi đảo chiều điện áp phần ứng ω0 đảo dấu, cịn ∆ω khơng đảo dấu, đặc tính quay ng−ợc chiều:

M

)] I ( K [

R R ) I ( K

U

2 æ

f æ æ

æ æ

φ + − φ − =

ω (2-38)

Động quay ng−ợc chiều t−ơng ứng với điểm A’ đặc tính tự nhiên bên ng−ợc, đặc tính nhân tạo

Trang 41

ω ôđ

0

Mc M -ôđ

A

b) Mc’

-Rktf

U−

+

-Ckt Ikt

I− e

R−f

a)

Hình 2-8: a) Sơ đồ hãm ng−ợc cách đảo U−

b) Đặc tính hãm ng−ợc cách đảo U− (ĐCth)

(§Cng)

A

ω

ω

M

M Hình 2-7b: a) Sơ đồ hãm động tự kích từ

b) Đặc tính hãm động tự kích từ a)

U

+ -

Ikt Ckt

I−

e Rh

ω

U− I−

0 E

hbđ

Mc M

HĐN

A

ôđ2

B1

B2

b)

ôđ1

Rh1

Rh2

0 Mhđ2

Mh®1

C2

* VÝ dơ 2-3:

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: 0,26Ω; Tr−ớc hãm động làm điểm định mức A(M = Mđm , ω = ωđm); Hãy xác định trị số điện trở hãm đấu vào mạch phần ứng động để hãm động kích từ độc lập với yêu cầu mômen hãm lớn Mh.max = 2Mđm Sử dụng sơ đồ hãm động kích từ độc lập nh− hình 2-9a

* Gi¶i:

Sử dụng sơ đồ hãm động kích từ độc lập hình 2-9a đảm bảo từ thơng động q trình hãm khơng đổi: φ = φđm

Đặc tính động tr−ớc hãm đặc tính tự nhiên, chuyển sang đặc tính hãm động kích từ độc lập (đoạn B0 hình 2-9b)

Trang 42

Điểm làm việc tr−ớc hãm điểm định mức A, có: I− = Iđm = 35A, t−ơng ứng mômen định mức Mđm;

ωA = ω®m = 230,3rad/s (xem vÝ dơ 2-1)

Sức điện động động tr−ớc hãm là: Ebđ = EA = Uđm - I−.R−

Eb® = 220 - 35.0,26 = 210,9V

Từ hình 2-9b ta thấy, mơmen (và dịng điện) hãm lớn có đ−ợc thời điểm ban đầu trình hãm, chuyển đổi mạch điện từ chế độ động đặc tính tự nhiên sang mạch điện làm việc chế độ hãm động kích từ độc lập (điểm B):

Ih.max = Ih.bđ Hoặc Mh.max = Mh.bđ

Vỡ = φđm nên mômen động tỉ lệ thuận với dịng điện động hãm, để đảm bảo điều kiện Mh.max = 2Mđm thì:

Ih.b® = 2I®m = 2.35 = 70A

Điện trở tổng mạch phần ứng động đ−ợc xác định theo (2-34):

Ω =

=

= φω = φω = Σ Σ

01 , 70

9 , 210 R

I E I

K I

K R

æ

bâ h

A

bâ h

A

æ æ

Vậy điện trở hãm phải đấu vào phần ứng động hãm động kích từ độc lập là:

Rh = R−Σ - R−

Rh = 3,01 - 0,26 = 2,75 Ω

Trang 43 Hình 2-9: a) Sơ đồ hãm động kích từ độc lập

b) Đặc tính hãm động kích từ độc lập.

ω ωb®

ω0

I−

U−

E−

Mc M

HĐN KTĐL

A B

b)

ôđ

Rh

0

C

a) U

+ -

Rktf

Mh.max Ikt

Ckt

I−

Đ 2.3 ĐặC TíNH CƠ CủA động chiều kích từ NốI TIếP (ĐMnt) Và HỗN HợP (ĐMhh) 2.3.1 Sơ đồ nối dây ĐMnt :

Động điện chiều kích từ nối tiếp (ĐMnt): ngn mét chiỊu cÊp chung cho phÇn øng nèi tiÕp víi kÝch tõ

Từ sơ đồ nguyên lý ta thấy dịng kích từ dịng phần ứng, nên từ thơng động phụ thuộc vào dịng phần ứng phụ tải động

Theo sơ đồ hình 2-10a, viết ph−ơng trình cân điện áp mạch phần ứng nh− sau:

U = E + R.I− = kφω + R.I− (2-39)

Trong đó: U điện áp nguồn, (V)

R = R− + Rkt + R−f (2-40)

Trong này: R− điện trở phần ứng động c

Rkt điện trở cuộn dây kích từ

Rf điện trở phụ mắc thêm vào mạch phần ứng Trang 44

Tơng tự ĐMđl, từ phơng trình ta rót ra:

I

k R R k

U æf

φ + − φ =

ω (2-41)

M

) k (

R R k

U

2 æf

φ + − φ =

ω (2-42)

Từ thông φ phụ thuộc vào dịng kích từ Ikt theo đặc tính từ hố nh− đ−ờng c hình 2-10b Đó quan hệ từ thông φ với sức từ động kích từ Fkt động mà: Fkt = Ikt.Wkt Khi cho dịng kích từ định mức từ thơng động đạt định mức

φ

Để đơn giản hoá thành lập ph−ơng trình đặc tính ĐMnt, ta coi mạch từ động ch−a bảo hoà, quan hệ từ thơng với dịng kích từ tuyến tính đ−ờng d hình 2-10b:

φ = C.Ikt ; (C - hƯ sè tØ lƯ) (2-43) NÕu bá qua ph¶n øng phÇn øng, ta cã:

φ = C.Ikt = C.I− = C.I (2-44)

Kết hợp (2-44) với (2-39) ta đ−ợc ph−ơng trình đặc tính điện ĐMnt:

ω = U − = −

k C I I B R

k.C A1

(2-45) Víi: A1 =

C k

U

= const ; B = C k

R

= const ; MỈt kh¸c:

M = k.φ.I = k.C.I2 (2-46)

Nªn: I M

k C =

(2-47)

Trang 45

I− Ikt

U

+ -

R−f E Ckt

d c φ®m

Fkt®m Fkt

a) b)

Hình 2-10: a) Sơ đồ nối dây ĐMnt

Thay (2-47) vào (2-45) ta có ph−ơng trình đặc tính ĐMnt:

ω = A k C - = - (2-48)

M M B

1 R

k.C A2 Trong đó:

A2 = A1 k C = const

Qua ph−ơng trình (2-45) (2-48) ta thấy đặc tính điện đặc tính ĐMnt có dạng hypecbol mềm nh− hình 2-11a, b tốc độ không tải lý t−ởng vô Thực tế khơng có tốc độ khơng tải lý t−ởng động điện chiều kích từ nối tiếp

Các đặc tính điện đặc tính ĐMnt :

Nh− đặc tính điện ĐMnt có dạng đ−ờng hypebol mềm Nó có hai đ−ờng tiệm cận (hình 2-12a):

+ Khi I → 0, ω→∞ : TiƯm cËn trơc tung

+ Khi ω→ -B, M →∞ : TiƯm cËn ®−êng ω = -B = - (R−Σ)/K.C

Trang 46

T−ơng tự, đặc tính ĐMnt có hai đ−ờng tiệm cận (hình 2-12b):

+ Khi M → 0, ω→∞ : TiÖm cËn trôc tung

+ Khi ω→ -B, M →∞ : TiƯm cËn ®−êng ω = -B = - (R−Σ)/K.C

Với đặc tính tự nhiên R−f = 0, nên ta có hai đ−ờng tiệm cận ứng với:

+ Khi M → 0, ω→∞ : TiÖm cËn trôc tung

+ Khi ω→ -B(tn), M →∞ : đặc tính tiệm cận với đ−ờng

th¼ng ω = -B(nt) = - (R−)/K.C

2.3.2 Đặc tính vạn ĐMnt:

Cỏc phng trình (2-40) , (2-41) đặc tính hình 2-12 đ−ợc rút với giả thiết đặc tính từ hoá φ = f(I) đ−ờng thẳng Tuy nhiên, thực tế quan hệ φ = f(I) phi tuyến nên việc viết ph−ơng trình vẽ đặc tính ĐMnt khó khăn Vì nhà chế tạo động th−ờng cho tr−ớc đ−ờng cong thực nghiệm:

Trang 47

ω

ω®m ω1

TN NT1, R−f1

I®m I

ω

ω®m ω1

TN NT1, R−f1

M®m M

a) b)

Hình 2-11: a) Đặc tính điện ĐMnt

b) Đặc tính ĐMnt

đ

đm TN

NT, R−f

Ic I

m

TN NT, R−f

Mc M

a) b)

Hình 2-12: a) Tiệm cận đặc tính điện ĐMnt

b) Tiệm cận đặc tính ĐMnt

ω* = f(I*) M* = f(I*) điện trở phụ, gọi đặc tính vạn ĐMnt nh− hình 2-13

Các đặc tính cho theo đơn vị t−ơng đối: ω* = ω/ω

®m ; I* = I/I

®m ; M* = M/M

®m ;

Dùng chung cho loại động dãy công suất có tiêu chuẩn thiết kế

Đối với động cho, ta cần lấy giá trị ωđm nhân vào trục tung lấy Iđm nhân vào trục hồnh, ta đ−ợc đặc tính điện tự nhiên ω = f(I) động Mặt khác, từ giá trị I* tra theo đ−ờng M* = f(I*) ta đ−ợc giá trị M* t−ơng ứng Nhân giá trị M* với M

đm động cho ta đ−ợc M Nh− vậy, từ đặc tính điện tự nhiên đ−ờng đặc tính vạn M* = f(I*) ta đ−ợc đặc tính tự nhiên ω = f(M) Ng−ời ta vẽ đặc tính nhân tạo (dùng thêm điện trở phụ mạch phần ứng) ĐMnt sử dụng đặc tính vạn đặc tính tự nhiên

Trang 48

2.3.3 Đặc tính khởi động ĐMnt:

T−ơng tự ĐMđl, để hạn chế dòng khởi động ĐMnt ng−ời ta đ−a thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng bắt đầu khởi động, sau loại dần để đ−a tốc độ động lên xác lập

I’k®b® = I’nm = U

R R

m f ®

− −

+ = (2ữ2,5)Iđm≤ Icp (2-49) a) Xây dựng đặc tính khởi động ĐMđl:

Sơ đồ ngun lý đặc tính khởi động trình bày hình 2-13:

Quá trình xây dựng đặc tính khởi động theo b−ớc sau: Dựa vào thơng số động đặc tính vạn năng, vẽ đặc tính tự nhiên

2 Chọn dịng điện giới hạn I1 ≤ (2ữ2,5)Iđm tính điện trở tổng mạch phần ứng khởi động R = Uđm/I1 Ta kẻ đ−ờng I1 = const cắt đặc tính tự nhiên e

3 Chọn dòng chuyển khởi động I2 = (1,1ữ1,3)Ic Kẻ đ−ờng I2 = const cắt đặc tính tự nhiên f, cắt đặc tính nhân tạo dốc (có R) b theo biểu thức:

Trang 49 Hình 2-13: Các đặc tính vạn Đmnt

0,4 0,8 1,2 1,6 2,0 2,4 2,8

ω*

M = f(I*) ω* = f(I*)

2,4 2,0 1,6 1,2 0,8 0,4

I*

Ckt Ikt I−

e

K2 K1 R−f2 R−f1 U

+ -

Hình 2-13: a) Sơ đồ nối dây Đmnt khởi động cấp, m =

b) Các đặc tính khởi động Đmnt, m =

a) Ic I2 I1 I−

ω

XL TN

ω1

ω2 d e

h

2

a

b c

f A

R I -U R I -U æ âm âm ) f ( TN ) b (

NT =ω

ω (2-50)

Kẻ đ−ờng ef ab kéo dài, chúng cắt A, từ A dựng tiếp đ−ờng đặc tính khởi động tuyến tính hoá thoả mãn yêu cầu khởi động ta có đ−ờng khởi động abcdefXL

b) Tính điện trở ng:

Theo phơng pháp tuyến tính hoá trên, điện trở phụ tổng đợc tính Rf = R - R, ta có điện trở phụ cấp:

R ac

eaR

ce eaR

f f

− = −f; R− = −f; (2-51) 2.3.4 Các trạng thái hÃm ĐMnt:

ng ĐMnt có ω0 ≈ ∞, nên khơng có hãm tái sinh mà có hai trạng thái hãm: Hãm ngc v Hóm ng nng

2.3.4.1 HÃm ngợc ĐMnt:

a) Đa điện trở phụ lớn vào mạch phÇn øng:

Động làm việc A, đóng R−f lớn vào phần ứng động chuyển sang B, C thực hãm ng−ợc đoạn CD:

Trang 50

b) Hãm ng−ợc cách đảo chiều điện áp phần ứng:

Động làm việc điểm A đặc tính tự nhiên với: U− > 0, quay với chiều ω > 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 U− < (vì dịng đảo chiều lớn nên phải thêm điện trở phụ

vào để hạn chế) giữ ngun chiều dịng kích từ dòng điện phần ứng đổi chiều I− < mơmen đổi chiều, động

chuyển sang điểm B đặc tính d hình 2-15, đoạn BC đoạn hãm ng−ợc, làm việc xác lập D phụ tải ma sát Lúc hãm động năng, dịng hãm mơmen hãm động cơ:

⎪⎭ ⎪ ⎬ ⎫ < φ = + φω + − = + − − = I K M < R R K U R R E U I h h f æ æ f ỉ ỉ ỉ h (2-52)

Ph−ơng trình đặc tính cơ:

M ) K ( R + R K U æf æ φ − φ − =

ω (2-53)

Trang 51 Hình 2-14: a) Sơ đồ nối dây Đmnt hãm ng−ợc vi Rf

b) Đặc tính hÃm ngợc Đmnt, đoạn CD. Ckt

Ikt I

e

R−f U

+ -

a)

0 Mc M ω

TN

D B

C

R−f

A

b)

HN

ω

ωb®

Mc M HN D A ôđ B C b)

Mc

a) U + - c d Ckt Ikt

R−f

I−

e

Hình 2-15: a) Sơ đồ hãm ng−ợc cách đảo U−

2.3.4.2 Hãm động ĐMnt:

a) Hãm động kích từ độc lập:

Động làm việc với l−ới điện (điểm A, hình 2-16), thực cắt phần ứng động khỏi l−ới điện đóng vào điện trở hãm Rh, cịn cuộn kích từ đ−ợc nối vào l−ới điện qua điện trở phụ cho dịng kích từ có chiều trị số không đổi (Iktđm), nh− giống với tr−ờng hợp hãm động kích từ độc lập ĐMđl

Ph−ơng trình đặc tính hãm động năng:

M

) K (

R + R

2 h æ

φ − =

ω Σ (2-54)

b) Hãm động tự kích từ :

Động làm việc với l−ới điện (điểm A), thực cắt phần ứng kích từ động khỏi l−ới điện đóng nối tiếp vào điện trở hãm Rh, nh−ng dịng kích từ phải đ−ợc giữ nguyên theo chiều cũ động tích luỹ động cơ, động quay làm việc nh− máy phát tự kích biến thành nhiệt điện trở

Trang 52

Ph−ơng trình đặc tính hãm động tự kích từ:

M

) K (

R R + R

2 h kt æ

φ + −

=

ω (2-55)

Và từ thông giảm dần q trình hãm động tự kích

2.3.5 §¶o chiỊu §Mnt:

Đặc tính động ĐMnt đảo chiều cách đảo chiều điện áp phần ứng:

M

)] I ( K [

R R ) I ( K

U

2 æ

f æ æ æ

æ

φ + − φ − =

ω Σ (2-56)

Khi U− > 0, động quay thuận ω > (tại điểm A đặc tính góc phần t− thứ toạ độ [M, ω], với phụ tải Mc > 0) Nếu ta đảo cực tính điện áp phần ứng động (vẫn giữ ngun chiều từ thơng kích từ) U− < 0, phụ tải động theo chiều ng−ợc lại Mc' < 0, động quay ng−ợc ω < (tại điểm A' đặc tính góc phần t− thứ ba toạ độ [M, ω] Nếu cho điện trở phụ vào mạch phần ứng, ta có tốc độ nhân tạo ng−ợc, hình 2-18

Trang 53

Hình 2-17: a) Sơ đồ hãm động tự kích từ ĐMnt

b) Đặc tính HĐN tù kÝch tõ §Mnt

a)

U

+ -

Ikt Ckt I−

e Rh

hđ

Mc M

HĐN

A

ôđ2

B1

B2

Rh1

Rh2

0

b)

ôđ1

Mhđ1

Mh®2

C2 ω

C1

Hình 2-16: a) Sơ đồ hãm động kích từ độc lập ĐMnt

b) Đặc tính HĐN kích từ độc lập ĐMnt ωbđ

Mc M

HĐN

A

ôđ2

B1

b)

ôđ1

B2

Rh1

Rh2

0

C2

C1

a)

U

+ -

Rktf

Ckt Ikt I−

e Rh

2.3.6 NhËn xÐt vÒ §Mnt:

Về cấu tạo, ĐMnt có cuộn kích từ chịu dòng lớn, nên tiết diện to số vịng dây Nhờ dễ chế tạo h− hỏng so với ĐMđl Động ĐMnt có khả tải lớn mmomen Khi có hệ số tải dòng điện nh− mơmen ĐMnt lớn mơmen ĐMđl

Thực vậy, lấy ví dụ cho q tải dịng Iqt = 1,5Iđm mơmen q tải ĐMđl : Mqt = Kφđm.1,5Iđm = 1,5Mđm, nghĩa hệ số q tải mơmen hệ số q tải dịng điện: KqtM = KqtI = 1,5 Trong kho đó, mơmen ĐMnt tỷ lệ với bình ph−ơng dịng điện, nên M'qt = K.C.I2 = K.C.(1,5I

®m)2 = 1,52.M®m = 2,25M®m, nghĩa hệ số tải mômen bình phơng lần hệ số tải dòng điện: K'qtM = K2

qtI

Mômen ĐMnt Không phụ thuộc vào sụt áp đ−ờng dây tải điện, nghĩa giữ cho dòng điện động định mức mơmen động định mức, cho dù động nối đầu đ−ờng dây hay cuối đ−ờng dây

Trang 54

2.3.7 Đặc điểm, đặc tính động ĐMhh :

Sơ đồ nguyên lý động ĐMhh nh− hình 2-19, với hai cuộn kích từ song song nối tiếp tạo từ thơng kích từ động cơ:

φ = φs + φn (2-57)

Trong đó: φs phần từ thơng cuộn kích từ song song tạo nên; φs = (0,75 ữ 0,85)φđm khơng phụ thuộc vào dịng phần ứng, tức khơng phụ thuc vo ph ti

Còn n phần từ thông cuộn kích từ nối tiếp tạo ra, phụ thuộc vào dòng phần ứng Khi phụ tải Mc = Mđm I = Iđm, tơng ứng:

n.đm = (0,25 ữ 0,15)đm

Do cú hai cun kích từ nên đặc tính ĐMhh vừa có dạng phi tuyến nh− ĐMnt, đồng thời có điểm khơng tải lý t−ởng [0, ω0] nh− ĐMđl, hình 2-20, tốc độ khơng tải lý t−ởng có giá trị lớn so với tốc độ định mức: ω0 (1,3 1,6) m

Động ĐMhh có ba trạng thái hÃm tơng tự nh ĐMđl

ôđ

Mc M -ôđ

A

b)

Mc ’ U

+ -

Ckt Ikt I−

e

R−f

a)

Hình 2-18: a) Sơ đồ đảo chiều điện áp U− ĐMnt

b) Đặc tính đảo chiều U− ĐMnt (ĐCth) (ĐCng)

A

M

ω

M

ω

ω

0

0 Mc M -ôđ

b)

U

+ -

I−

e

a)

Hình 2-20: a) Sơ đồ nối dây Mhh

b) Đặc tính cđa §Mhh

R−f

TN

Igh Rktf

IktsCks

Ckn Iktn

Đ 2.4 ĐặC TíNH CƠ CủA động khơng đồng (ĐK) 2.4.1 Các giả thiết, sơ đồ thay thế, đặc tính động ĐK: 2.4.1.1 Các giả thiết:

Tuy nhiên, việc điều chỉnh tốc độ khống chế q trình q độ khó khăn hơn, động ĐK lồng sóc có tiêu khởi động xấu (dịng khởi động lớn, mơmen khởi động nhỏ)

Để đơn giản cho việc khảo sát, nghiên cứu, ta giả thiết: + Ba pha động đối xứng

+ Các thông số mạch không thay đổi nghĩa không phụ thuộc nhiệt độ, tần số, mạch từ khơng bảo hồ nên điện trở, điện kháng, không thay đổi

+ Tổng dẫn mạch vịng từ hố khơng thay đổi, dịng từ hố khơng phụ thuộc tải mà phụ thuộc điện áp đặt vào stato

+ Bỏ qua tổn thất ma sát, tổn thất lõi thép + Điện áp l−ới hoàn toàn sin đối xứng

Trang 56

2.4.1.2 Sơ đồ thay thế:

Với giả thiết ta có sơ đồ thay pha động

nh− h×nh 2-23 X’

2

I1 X1 R

1 Trong đó:

R’ 2/s I’

2 Xµ

Động khơng đồng (ĐK) nh− hình 2-21, đ−ợc sử dụng rộng rãi thực tế Ưu điểm nỗi bật là: cấu tạo đơn giản, làm việc tin cậy, vốn đầu t− ít, giá thành hạ, trọng l−ợng, kích th−ớc nhỏ cơng suất định mức so với động chiều Sử dụng trực tiếp l−ới điện xoay chiều pha

U1f trị số hiệu dụng U 1f điện áp pha stato (V)

I1, Ià, I’

2 dòng stato, mạch từ hóa, rơto quy đổi stato (A) X1, Xà, X’

2 điện kháng stato, mạch từ, rôto quy đổi stato (Ω) R1, Rà, R’

2 điện trở stato, mạch từ, rôto quy đổi stato (Ω) R’2f điện trở phụ (nếu có) pha rơto quy đổi stato (Ω) s hệ số tr−ợt động cơ:

0

1

s

ω ω − ω = ω

ω − ω

= (2-58)

Trong đó:

ω1 = ω0 tốc độ từ tr−ờng quay stato động cơ, gọi tốc độ đồng (rad/s):

p f 1

0

π = ω =

ω (2-59)

ω tốc độ góc rơto động (rad/s)

Trong đó: f1 tần số điện áp nguồn đặt vào stato (Hz), p số đôi cực động cơ,

2.4.1.3 Biểu đồ l−ợng ĐK:

Với giả thiết trên, ta có biểu đồ l−ợng động ĐK pha nh− hình 2-24:

Trang 57 §Kls

H×nh 2-21:

Động khơng đồng b lng s (K

óc ls) dây quấn (ĐKdq)

~ ~ Ià

R 2f/s Rà

Hình 2-23: Sơ đồ thay ĐKdq R2f

Trong biểu đồ lựong:

P1 công suất điện từ đ−a vào pha stato động ĐK

∆P1 = ∆PCu1 tổn thất công suất cuộn dây đồng stato P12 công suất điện từ truyền stato rôto động ĐK ∆P2 = ∆PCu2 tổn thất công suất cuộn dây đồng rôto P2 công suất trục động cơ, công suất ĐK truyền động cho máy sản xuất

2.4.1.4 Ph−ơng trình đặc tính ĐK:

Từ sơ đồ thay hình 2-23, ta tính đ−ợc dòng stato:

⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥

⎦ ⎤

⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢

⎣ ⎡

+ ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜

⎝ ⎛

+ +

+ =

Σ µ

µ 2

nm ' 2

2 f 1

X s

R R

1 X

R U

I (2-60)

Trong đó: R’

2Σ = R’2 + R2f điện trở tổng mạch rôto Xnm = X1 + X’

2 điện kháng ngắn mạch Từ ph−ơng trình đặc tính dịng stato (2-60) ta thấy: Trang 58

Khi ω = 0, s = 1, ta cã: I1 = I1nm - dßng ngắn mạch stato Khi = 0, s = 0, ta cã: µ

µ µ

= ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢

⎢ ⎣ ⎡

+

= I

X R

1 U

I

2 f 1

Nghĩa tốc độ đồng bộ, động tiêu thụ dịng điện từ hố để tạo ta từ tr−ờng quay

Trị số hiệu dụng dịng rơto quy đổi stato:

I U

R R

s X

f

nm

1

1

2 '

' =

+ ⎛ ⎝

⎜ ⎞

⎠ ⎟ +

(2-61)

Phơng trình (2-61) quan hệ dòng rôto I

2 với hệ số trợt s hay I

2 vi tc độ ω, nên gọi đặc tính điện-cơ động ĐK, (hình 2-25) Qua (2-61) ta thấy:

Khi ω = ω0, s = 0, ta cã: I’ = Khi ω = 0, s = 1, ta cã: I U

R R X I

f

nm

nm

1

2 2

'

'

'

( )

=

+ Σ + =

Trong đó: I’

2nm dịng ngắn mạch rơto hay dịng khởi động

Trang 59 P1 = 3U1fI1cosφ P1 P2 = Ptrôc = Pc¬

∆P2 = ∆PCu2 ∆P1 = ∆PCu1

Hình 2-24: Biểu đồ l−ợng động ĐKdq

ω ~

ω0

§Kdq R2f

Để tìm ph−ơng trình đặc tính ĐK, ta xuất phát từ điều kiện cân công suất động cơ: công suất điện chuyển từ stato sang rơto:

P12 = M®t.ω0 (2-62)

Mđt mômen điện từ động cơ, bỏ qua tn tht ph:

Mđt = Mcơ= M (2-63)

Và: P12 = Pcơ + P2 (2-64)

Trong đó: Pcơ = M.ω cơng suất trục động ∆P2 = 3I’2

2.R’2Σ tổn hao cơng suất đồng rơto Do đó: M.ω0 = M(ω0 - ω) = M.ω0.s

VËy: M= I R2 s

2 ' ' /

Σ

ω (2-65)

Thay (3-4) vào (3-8) biến đổi ta có :

M U R

s R R

s X f ' nm = + ⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ + ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ 12

2 2 Σ Σ ' ω (2-66)

Ph−ơng trình (2-66) ph−ơng trình đặc tính ĐK Nếu biểu diễn đặc tính đồ thị đ−ờng cong nh− hình 2-27b Có thể xác định điểm cực trị đ−ờng cong cách cho đạo hàm dM/ds = 0, ta đ−ợc trị số độ tr−ợt tới hạn sth mômen tới hạn Mth điểm cực trị:

s R R X th nm = ± + 2 Σ ' (2-67) Vµ: ( ) M U

R R X

th f nm = ± ± +

0 1

2

2ω (2-68)

Trang 60

Trong biểu thức trên, dấu (+) ứng với trạng thái động cơ, dấu (-) ứng với trạng thái máy phát, (MthĐ > MthF)

Ph−ơng trình đặc tính ĐK biểu diễn theo closs:

M M as

s s s s as th th th th th = + + + 2 ( ) (2-69)

Trong đó: a = R1/R’ 2Σ

Mth vµ sth lÊy theo (2-67) vµ (2-68)

Đối với động ĐK công suất lớn, th−ờng R1 nhỏ so với Xnm nên bỏ qua R1 asth≈ 0, ta có dạng closs đơn giản:

M M s s s s th th th = + (2-70) Lóc nµy: nm f th nm ' th X U M ; X R s ω ± ≈ ±

≈ Σ (2-71)

Trang 61

Hình 2-27: Đặc tính ĐK ĐKdq

~ (đoạn làm việc)

R2f

a)

ω0

0 Mnm Mth M

sth (+)

Mc(ω) (1) (2)

(đoạn khởi động)

+ Trong nhiều tr−ờng hợp cho phép ta sử dụng đặc tính gần cách truyến tính hố đạc tính đoạn làm việc

Ví dụ vùng độ tr−ợt nhỏ s < 0,4sth ta xem s/sth≈ ta có:

M M

s s

th th

= ⋅ (2-72)

Có thể tuyến tính hóa đoạn đặc tính làm việc qua điểm: điểm đồng bộ (không tải lý t−ởng) điểm định mức:

M M

s s

= ®m ®m

(2-73)

Trên đặc tính tự nhiên, thay M = Mđm, Mth = λMđm, ta có: Sth =Sđm(λ+ λ2 −1) (2-74) Qua dạng đặc tính tự nhiên ĐK hình 2-27, cách gần ta tính độ cứng đặc tính đoạn làm việc:

đm

đm

0 s

M ds dM d

dM

ω = ⋅ ω = ω =

β (2-75)

Vµ:

đm

đm *

s /

d M / dM

= ω ω =

β (2-76)

+ Đối với đoạn đặc tính có s >> sth coi sth/s ≈ ta có:

M M s

s th th

= (2-77)

Vµ: β ω =

0 M s s th th

(2-78)

Trong đoạn độ cứng β > giá trị thay đổi, th−ờng đoạn động khởi động

Trang 62

2.4.2 ảnh h−ởng thơng số đến đặc tính ĐK:

Qua ch−ơng trình đặc tính hoạt động ĐK, ta thấy thơng số có ảnh h−ởng đến đặc tính ĐK nh−: Rs, Rr, Xs, Xr, UL, fL,… Sau đây, ta xét ảnh h−ởnh s thụng s:

2.4.2.1 ảnh hởng điện áp l−íi (Ul):

Khi điện áp l−ới suy giảm, theo biểu thức (2-68) mơmen tới hạn Mth giảm bình ph−ơng lần độ suy giảm UL Trong tốc độ đồng ωo, hệ số tr−ợt tới hạn Sth khơng thay đổi, ta có dạng đặc tính UL giảm nh− hình 2-28

Qua đồ thị ta thấy: với mômen cản xác định (MC), điện áp l−ới giảm tốc độ xác lập nhỏ Mặt khác, mơmen khởi động Mkđ = Mnm mômen tới hạn Mth giảm theo điện áp, nên khả tải khởi động bị giảm dần Do đó, điện áp nhỏ (đ−ờng U2, …) hệ truyền

động khơng khởi động đ−ợc khơng làm việc đ−ợc

Mc(ω) ω

2.4.2.2 ¶nh h−ëng cđa điện trở, điện kháng mạch stato:

Khi in trở điện kháng mạch stato bị thay đổi, thêm điện trở phụ (Rlf), điện kháng phụ (Xlf) vào mạch stato, ωo = const, theo biểu thức (2-67), (2-68) mơmen Mth Sth giảm, nên đặc tính có dạng nh− hình 2-29

Trang 63

Hình 2-28: ảnh hởng UL ω0

0 Mth2 Mth1 Mth M TN (U®m)

U1<U®m sth

2.4.2.3 ảnh hởng điện trở, điện kháng mạch rôto:

Khi thêm điện trở phụ (R2f), điện kháng phụ (X2f) vào mạch rơto động cơ, ωo = const, theo (2-67), (2-68) Mth = const; cịn Sth thay đổi, nên đặc tính có dạng nh− hình 2-30

Trang 64

2.4.2.4 ảnh h−ởng tần số l−ới cung cấp cho động cơ: Qua đồ thị ta thấy:

với mơmen Mkđ = Mnm.f đoạn làm việc đặc tính có điện kháng phụ (Xlf) cứng đặc tính có Rlf Khi tăng Xlf Rlf Mth Sth giảm Khi dùng Xlf Rlf để khởi động nhằm hạn chế dịng khởi động, dựa vào tam giác tổng trở ngắn mạch để xác định Xlf Rlf

Mc(ω) ω

Khi điện áp nguồn cung cấp cho động có tần số (f1) thay đổi tốc độ từ tr−ờng ωo tốc độ động ω thay đổi theo

Vì o = 2.f1/p, X = .L, nên o f1, f1 X f1

* VÝ dô - 5:

Cho động không đồng rôto dây quấn (ĐKdq) có: Pđm = 850KW ; Uđm = 6000V ; nđm = 588vg/ph ; λ = 2,15 ; E2đm = 1150V ; I2đm = 450A

Tính vẽ đặc tính tự nhiên đặc tính nhân tạo động không đồng rôto dây quấn với điện trở phụ pha rôto là: R2f = 0,75Ω

Trang 65 Hình 2-29: ảnh hởng cña Rlf, Xlf

ω0

0 Mnmf Mnm Mth M TN

sth

R1f >

X1f >

Qua đồ thị ta thấy: Khi tần số tăng (f13 > f1.đm), Mth giảm, (với điện áp nguồn U1 = const) :

2 th

f

(hình 2-31) M

Khi tần số nguồn giảm (f11 < f1đm, )

nhiu, giữ điện áp u1 khơng đổi, dịng điện động tăng lớn Do vậy, giảm tần số cần giảm điện áp theo quy luật định cho động sinh mômen nh− chế độ định mức

ω

Mc(ω)

Qua đồ thị ta thấy: đặc tính có R2f, X2f lớn Sth tăng, độ cứng đặc tính giảm, với phụ tải khơng đổi có R2f, X2f lớn tốc độ làm việc động bị thấp, v dũng in ng cng

giảm Hình 2-30: ¶nh h−ëng cña R2f, X2f ω

ω0

0 Mth M sth

R2f2 > R2f1 X2f2 > X2f1 Mc(ω)

TN

R2f1, X2f1 > sth1

sth2

Hình 2-31: ảnh hởng f1 ω0

0 Mth M TN, f1®m

f11 < f1®m f14 > f13

ω

ω04 f

13 > f1®m 03

ω01 ω02

* Gi¶i :

Với động có cơng suất lớn, ta sử dụng ph−ơng trình gần (2-70) coi R1 nhỏ R2 tức a =

Độ tr−ợt định mức:

0,02

600 588 600 n n n s o đm o

đm =

− = −

=

Mômen định mức:

13805N.m 55 , / 588 1000 850 55 , / n 1000 P M đm đm

đm = = = , hc M

*

m =

Mômen tới hạn:

Mth = Mđm = 2,15.13085 = 29681 N.m, M*đm =2,15

Điện trở định mức: Rđm =E2.nm/ 3I2.đm =1,476Ω Điện trở dây quấn rôto:

R2 =R2*Rđm =sđmRđm =0,02.1,476=0,0295Ω

Độ tr−ợt tới hạn đặc tính tự nhiên cá định theo (2-74): sth =sđm(λ+ λ2 −1)=0,02(2,15+ 2,152 −1)=0,08 Ph−ơng trình đặct tính tự nhiên:

s 08 , 08 , s 362 , 59 s s s s M M th th th + = + = hc s s s s M th th * + =

Với mômen ngắn mạch:

nm 4777Nm 0,35Mđm

08 , 08 , 59362

M = =

+ =

Trang 66

Theo ta vẽ đ−ợc đ−ờng đặc tính tự nhiên nh− hình 2-32 qua điểm: điểm khơng tải [M = 0; s = 0]; điểm định mức [ * =1;

s

đm

M ®m = 0,02]; điểm tới hạn TH [ =2,15; s

* th

M đm = 0,08]; điểm ngắn mạch NM [ * =0,35; s

nm

M ®m = 1]

Đối với đặc tính nhân tạo có Rf = 0,175Ω ta có độ tr−ợt tới hạn nhân tạo:

0,55

0295 , 175 , 0295 , 08 , R R R s s f th nt th = + = + =

Ph−ơng trình đặc tính nhân tạo là: s 55 , 55 , s M* + λ =

Và đặc tính đ−ợc vẽ đồ thị hình 2-32 S

Trang 67 S®m = 0,02 TN

0,08 §iĨm TH

NT 0,55

§iĨm NM

0 0,35 2,15 M

2.4.3 Đặc tính động ĐK khởi động: 2.4.3.1 Khởi động tính điện trở khởi động:

+ Nếu khởi động động ĐK ph−ơng pháp đóng trực tiếp dịng khởi động ban đầu lớn Nh− vậy, t−ơng tự khởi động ĐMđl, ta đ−a điện trở phụ vào mạch rôto động ĐK có rơto dây quấn để han chế dịng khởi động: Ikđđb ≤Icp =2,5Iđm.Và sau loại dần chúng để đ−a tốc độ động lên xác lập

Sơ đồ nguyên lý đặc tính khởi động đ−ợc trình bày hình 2-33 (hai cấp khởi động m = 2)

* Xây dựng đặc tính khởi động ĐK:

+ Từ thông số định mức (Pđm; Uđm; Iđm; nđm; ηđm;…) thông

số tảI (Ic; Mc; Pc;…) số cấp khởi động m, ta vẽ đặc tính tự nhiên Trang 68

+ Vì đặc tính động ĐK phi tuyến, nên để đơn giản, ta dùng ph−ơng pháp gần đúng: theo toán hoc chứng minh đ−ờng đặc tính khởi động động ĐK tuyến tính hóa hội tụ điểm T nằm đ−ờng ωo = const phía bên phải trục tung tọa độ (ω, M) nh− hình 2-33

+ Chọn: Mmax = M1 = (2ữ2,5)Mđm ; Mmax = 0,85Mth Mmin = M2 = (1,1ữ1,3)Mc trình khởi động + Sau tuyến hóa đặc tính khởi động động ĐK, ta tiến hành xây dựng đặc tính khởi động t−ơng tự động ĐMđl, cuối ta đ−ợc đặc tính khởi động gần edcbaXL nh− hình 2-33

Nếu điểm cuối gặp đặc tính TN mà khơng trùng với giao điểm đặc tính TN mà M1 = const ta phải chọn lại M1 M2 tiến hánh lại từ đầu

~

2.4.3.2 Tính điện trở khởi động: *Dùng ph−ơng pháp đồ thị:

+ Khi tuyến hóa đặc tính khởi động động ĐK, ta có:

2 f 2 TN NT

R R R S

S = −

; (2-79)

Rót ra:

2

TN TN NT f

2 R

S S S

R = − ; (2-80)

Từ đồ thị ta có điện trở phụ cấp:

2f1 2 R2

he ac R he

hc

R = − = ; (2-81)

2f2 2 R2

he ce R he

he hc

R = − = ; (2-82)

Trang 69 Hình 2-33: a) Sơ đồ nối dây ĐK khởi động cấp, m =

b) Các đặc tính khởi động ĐMđl, m = ω

§K

R2f2

a)

ω0

0 Mc M2 M1 Mth M sNT

h TN

T xl

a

sTN b

c d

K2 K2 K1 K1

R2f1 e

2.4.4 Các đặc tính hãm động ĐK:

Động điện ĐK có ba trạng thái hãm: hãm tái sinh, hãm ng−ợc hãm động

2.4.4.1 H·m tái sinh:

Động ĐK hÃm tái sinh: > o, có trả lợng

l−íi

Hãm tái sinh động ĐK th−ờng xảy tr−ờng hợp nh−: có nguồn động lực quay rôto động với tốc độ ω > ωo (nh− hình

2-34a,b), hay giảm tốc độ động cách tăng số đơi cực (nh− hình 2-35a,b), động truyền động cho tải có dạng lúc hạ tải với |ω| > |-ωo| cách đảo pha stato động

(nh− h×nh 2-6a,b)

a) Hãm tái sinh MSX trở thành nguồn động lực:

Trong trình làm việc, máy sản xuất (MSX) trở thành nguồn động lực làm quay rôto động với tốc độ ω > ω0, động trở thành máy phát phát l−ợng trả lại nguồn, hay gọi hãm tái sinh, hình 2-34

Trang 70

Ph−ơng trình đặc tính tr−ờng hợp là:

s s s

s M M

th th

th

+

≈ (2-83)

Víi:

nm

2 f th

nm ' th

X

U M

; X R s

ω ≈

≈ Σ (2-84)

Vµ: ω > ω0 ; I’2 = Ihts < ; M = Mhts < (tại điểm B)

b) Hóm tỏi sinh gim tốc độ cách tăng số đôi cực: Động làm việc điểm A, với p1, ta tăng số đôi cực

lên p2 > p1 động chuyển sang đặc tính có ω2 làm việc với

tốc độ ω > ω2, trở thành máy phát, HTS, hình 2-35

Ph−ơng trình đặc tính tr−ờng hợp khác là:

2

2 nm 02

2 f th

2 nm

' th

p f ; X

U M

; X

R

s ω = π

ω ≈

≈ Σ ; (2-85)

Vµ: ω > ω02 ; I’2 = Ihts < ; M = Mhts < (đoạn B02)

Trang 71 §K

~

R2f a)

Hình 2-34: a) Sơ đồ nối dây ĐK hãm tái sinh (HTS) b) Đặc tính hãm tái sinh khi: ω >

MSX

ω

ω0

Mhts M

B (m/f)

A(®/c) Mc(ω)

b) HTS

Hình 2-35: a) Sơ đồ nối dây ĐK HTS cách tăng p b) Đặc tính HTS thay đổi số đơi cực: p2 > p1

ω

ω01

Mhts Mc M

B(m/f) A

b)

C p1 < p2

ω02

(®/c) ~

§K MSX

HTS R2f

c) Hãm tái sinh đảo chiều từ tr−ờng stato động cơ:

Động làm việc chế độ động (điểm A), ta đảo chiều từ tr−ờng stato, hay đảo pha stato động (hay đảo thứ tự pha điện áp stato động cơ), với phụ tải năng, động đảo chiều quay làm việc chế độ máy phát (hay hãm tái sinh, điểm D), nh− hình 2-36 Nh− hạ hàng ta cho động làm việc chế độ máy phát, đồng thời tạo mômen hãm động hạ hàng với tốc độ ổn định ωD

Ph−ơng trình đặc tính tr−ờng hợp thay ω0 -ω0:

;

X ) (

U M

; X R s

nm

2 f th

nm '

th ≈ ≈ −ω

Σ (2-86)

Và : |ω0| > |-ω0| , M = Mhts (điểm D, hạ tải chế độ HTS)

Trang 72

2.4.4.2 Hãm ng−ợc động ĐK:

Hãm ng−ợc mômen hãm động ĐK ng−ợc chiều với tốc độ quay (M ng−ợc chiều với ω) Hãm ng−ợc có hai tr−ờng hợp:

a) Hãm ng−ợc cách đ−a điện trở phụ lớn vào mạch rôto: Động làm việc điểm A, ta đóng thêm điện trở hãm lớn (Rhn> = R2f>) vào mạch rôto, lúc mômen động giảm (M < Mc)

nên động bị giảm tốc độ sức cản tải Động chuyển sang điểm B, C tải động làm việc ổn định điểm D (ωD = ωôđ ng−ợc chiều với tốc độ im A)trờn c

tính có thêm điện trở hÃm Rhn>, đoạn CD đoạn hÃm ngợc,

động làm việc nh− máy phát nối tiếp với l−ới điện (hình 2-37) Động vừa tiêu thụ điện từ l−ới vứa sử dụng l−ợng thừa từ tải để tạo mơmen hãm

Víi:

nm

2 f th

nm '

f ' th

X

U M

; X

R R s

ω ≈ + ≈ >

(2-87)

ω

Trang 73 §K

~

R2f>

a) b)

ω

ω0

Mn Mc M

D A (®/c) B

HN R2f>

C

ωơđ

Hình 2-37: a) Sơ đồ nối dây ĐK hãm ng−ợc với R2f>

b) Đặc tính hÃm ngợc (HN) cã: R2f>

ω0

Mc M

A (®/c) (1)

b) ~

MSX §K

D(m/f) (2)

-ω0 R2f G

HTS a)

Hình 2-36: a) Sơ đồ nối dây ĐK HTS cách đảo pha stato động ĐK

b) Hãm ng−ợc cách đảo chiều từ tr−ờng stato:

Động làm việc điểm A, ta đổi chiều từ tr−ờng stato (đảo pha stato động cơ, hay đảo thứ tạ pha điện áp stato), hình 2-38

Khi đảo chiều dịng đảo chiều lớn nên phải thêm điện trở phụ vào để hạn chế khơng q dịng cho phép Iđch ≤ Icp, nên động

chuyển sang điểm B, C làm việc xác lập D phụ tải ma sát, cịn phụ tảI động làm việc xác lập điểm E Đoạn BC đoạn hãm ng−ợc, lúc dòng hãm mơmen hãm động

Víi: ;

X ) (

U M

; X

R R s

nm

2 f th

nm '

f '

th ≈ −ω

+

≈ (2-88)

s l

0 >

ω ω − ω

= (2-89)

Trang 74

2.4.4.3.Hãm động động ĐK:

Có hai tr−ờng hợp hãm động động ĐK: a) Hãm động kích từ độc lập (HĐN KTĐL):

~

Động làm việc với l−ới điện (điểm A), cắt stato động ĐK khỏi l−ới điện đóng vào nguồn chiều (U1c) độc

lập nh− sơ đồ hình 2-39a

Do động tích lũy động cơ, động quay làm việc nh− máy phát cực ẩn có tốc độ tần số thay đổi, phụ tải điện trở mạch rôto

Khi cắt stato khỏi nguồn xoay chiều đóng vào nguồn chiều dịng chiều sinh từ tr−ờng đứng n Φ so với stato nh− hình 2-39b Rơto động quán tính quay theo chiều cũ nên dẫn rôto cắt từ tr−ờng đứng yên, xuất chúng sức điện động e2

Vì rôto kín mạch nên e2 lại sinh i2 cïng chiỊu ChiỊu cđa e2 vµ

i2 xác định theo qui tắc bàn tay phải: “+” e2 có chiều vào “•”

là T−ơng tác dòng i2 Φ tạo nên sức từ động F có chiều

xác định theo qui tắc bàn tay trái (hình 2-39b) Trang 75

ω

ω0

Mc M

A (®/c)

b)

(1)

-0 HN

D ôđ

Hình 2-38: a) Sơ đồ nối dây ĐK Hãm ng−ợc cách đảo pha stato động ĐK

b) Đặc tính HN đảo chiều từ tr−ờng stato ĐK ĐK

~

R2f a)

MSX

B

C M

c

Mh.bđ

ĐK

R2f

K

MSX H

R®ch

+ - U1c

Hình 2-39: a)Sơ đồ nối dây ĐK HĐN KTĐL

b) Sơ đồ nguyên lý tạo mômen hãm HĐN KTĐL +

+ + +

Φ

F ω

Mh

e2

R i2

Chó ý rằng, trờng hợp hÃm ngợc vì:

Lực F sinh mômen hÃm Mh có chiều ngợc với chiỊu quay

của rơto ω làm cho rơto quay chậm lai sức điện động e2 giảm

dÇn

* Để thành lập ph−ơng trình đặc tính động ĐK hãm động ta thay cách đẳng trị chế độ máy phát đồng có tần số thay đổi chế độ động không đồng Nghĩa cuộn dây stato thực tế đấu vào nguồn chiều nh−ng ta coi nh− đấu vào nguồn xoay chiều

Điều kiện đẳng trị sức từ động dòng điện chiều (Fmc) dòng điện xoay chiều đẳng trị (F1) sinh nh− nhau:

F1 = Fmc (2-90)

Sức từ động xoay chiều dòng đẳng trị (I1) sinh là:

1 2.w1.I1

3

F = (2-91)

Sức từ động chiều dòng chiều thực tế sinh phụ thuộc vào cách đấu day mạch stato hãm biểu diễn tổng quát nh− sau:

Fmc = a.w1.Imc (2-92)

C©n b»ng (2-91) vµ (2-92) vµ rót ra:

mc mc

1

1 I A.I

w 2

w a

I = = (2-93)

Trong đó: a, A hệ số phụ thuộc sơ đồ nối mạch stato hãm động nh− bảng (2-2)

Ví dụ, theo bảng (2-2), sơ đồ nối dây đồ thị vectơ (a):

o 1 mc

1 mc

mc 2I w cos30 3.w I

F = = (2-94)

Trang 76

Vµ: a = 3;

3 A=

Đối với sơ đồ đấu dây khác mạch stato, ta xác định hệ số A theo bảng 2-2

B¶ng 2-2

+ Sơ đồ đấu dây mạch stato đồ thị véc tơ sức điện động:

HÖ sè A: ;

3

1 : d) ;

2 : c) ;

2 : b) ; : ) a

Dựa vào sơ đồ thay pha động chế độ hãm động để xây dựng đặc tính (hình 2-40)

ở chế độ động ĐK điện áp đặt vào stato khơng đổi,

nguồn áp, dịng từ hóa từ thơng Φ khơng đổi, cịn dịng điện stato I

µ

I

1, dòng điện stato I2 biến đổi theo độ tr−ợt s

Trang 77 R®ch

Imc/3

2Imc/3

+Um

-c)

Imc/3

W1

W1

R®ch

Imc

W1

Imc/2

+Um

- b) Imc/2

W1

R®ch

Imc

W1

Imc

+Um

- a)

R®ch +U m

Imc/2 Imc/2

W1

- d)

30o I

mcW1 2ImcW1/3 30o I

mcW1/2

ImcW1

Fmc Fmc

ImcW1

ImcW1/2

Fmc

ImcW1/2 ImcW1/3 F

mc I

mcW1/2

Cịn trạng thái hãm động kích từ độc lập, dịng điện chiều Imc khơng đổi nên dịng xoay chiều đẳng trị khơng đổi,

do nguồn cấp cho stato nguồn dịng Mặt khác, tổng trở mạch rơto hãm phụ thuộc vào tốc độ nên dịng rơto I2 dịng từ hóa Ià thay đổi, nên từ thông Φ stato thay đổi theo tốc độ

Trong chế độ làm việc động ĐK, độ tr−ợt s tốc độ cắt t−ơng đối dẫn rôto với từ tr−ờng stato, trạng thái hãm động đ−ợc thay tốc độ t−ơng đối:

o * ω ω =

ω (2-95)

Trang 78

Từ sơ đồ thay ta có: * ' 2 ' * ' 2 ' 2 * ' ' ' ) X ( R E X R E I ω + ω = + ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ ω = Σ Σ (2-96) X’ Hay: * ' 2 ' * ' ) X ( R X I I ω + ω = Σ à (2-97) I’ R’

2 / ω*

I1 Xà Trong đó: '

f ' '

2 R R

R Σ = + E’2

Theo đồ thị vectơ ta có: R’

2f / ω*

Iµ 2; ' 2 ' 2

1 (I I sin ) (I sin )

I = µ+ ϕ + ϕ

Hình 2-40: Sơ đồ thay hãm động ĐK

Hay 2; (2-98)

2 ' 2 ' 2

1 I I 2I I sin )

I = à + + à ϕ Trong đó: * ' 2 ' * ' 2 ) X ( R X sin ω + ω = ϕ Σ (2-99) Thay sin' φ

2

I vµo (2-98), ta cã:

2 * ' '2 2Σ *2 ' 2 µ * ' '2 2Σ *2 µ µ 2 ) ω (X R ω X X 2I ) ω (X R ω X I I I + + + + = µ

µ (2-100)

Từ rút ra:

2 ' 2 ' 2 ' * X I I ) X X ( I I R ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ − + − ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ = ω µ µ µ

Σ (2-101)

Trang 79 E’

2

I1

Từ sơ đồ thay hình 2-39, ta có đồ thị vectơ dịng điện nh− hình 2-41

φ2

Iµ

φ2

I’

2

Từ biểu thức (2-98) (2-100), sau biến đổi ta có: ữ * ' 2 ' * ' ) X X ( R X I I ω + + ω = Σ à (2-102) T−ơng tự nh− xét động ĐK, ta xác định đ−ợc mômen:

o ' 2 ' R I M ωω = Σ (2-103) Hay: ] ω ) X (X [R ω R X 3I M 2 * ' '2 2Σ o * ' '2 µ + +

= (2-104)

Đờng cong M = f(*) đợc khảo sát tơng tự nh− víi

đ−ờng cong đặc tính động ĐK cho ta kết quả:

' ' * th X X R + = ω µ

Σ (2-105)

) X X ( X I M ' o 2 th

th = ω +

µ µ (2-106) Vµ: * * th * th * th th M M ω ω + ω ω

= (2-107)

Biểu thức (2-107) ph−ơng trình đặc tính động ĐK hãm động kích từ độc lập

Ta thấy rằng, thay đổi R2f thay đổi, nên thay

đổi, M

'

R Σ ω*th

th = const, thay đổi dòng điện xoay chiều đẳng trị

I1, nghĩa thay đổi dòng điện chiều Imc, mơmen Mth thay đổi,

cßn * = const th

ω

Trang 80

Các đ−ờng đặc tính hãm động đ−ợc biểu diễn nh− hình 2-42 Trên đó: đ−ờng (1) (2) có điện trở '

nh−ng cã M

) ( ' ) ( R

R Σ = Σ

th2 > Mth1 nên dòng chiều tơng ứng Imc2 > Imc1

Nh− thay đổi nguồn chiều đ−a vào stato động hãm động thay đổi đ−ợc mômen tới hạn

Mc(ω)

*

0

Còn đờng (2) (3) có dòng điện chiều nhng ®iÖn trë '

) ( ' ) ( R

R Σ < Σ

Nh− thay đổi điện trở phụ mạch rơto dịng điện chiều stato động hãm động thay đổi đ−ợc vị trí đặc tính tính

b) Hãm động tự kích từ:

Động hoạt động chế độ động (tiếp K kín, tiếp điểm H hở), cho K hở, H kín lại, động chuyển sang chế độ hãm động tự kích từ Khi đó, dịng điện Imc khơng phải từ nguồn điện

một chiều bên ngồi, mà sử dụng l−ợng động thông qua chỉnh l−u mạch rơto (hình 2-43a) tụ điện mạch stato

Trang 81

Hình 2-42: Đặc tính động ĐK HĐN-KTĐL Mth2 Mth1 M

* VÝ dô 2-6:

Hãy lựa chọn đặc tính hãm động xác định thơng số mạch hãm, gồm dịng điện chiều Imc cấp vào cuộn dây stato

điện trở phụ Rh nối vào mạch rôto động không đồng rôto

dây quấn cho mômen hãm cực đại đạt đ−ợc Mh.max = 2,5Mđm

hiệu hÃm cao Số liệu cho trớc: Động 11KW; 220V; 953vg/ph, = Mth/Mđm = 3,1; cosđm = 0,71; coso (không tải) = 0,24;

I1đm = 28,4A; I1.0 (không tải) = 19,2A; R1 = 0,415; X1 = 0,465;

E2nm(điện áp dây) = 200V; I2đm = 35,4A; r2 = 0,132Ω; X2 = 0,27Ω; vµ

Ke = 1,84

* Gi¶i:

Tr−ớc hết, xác định thêm thông số động cơ: Tốc độ định mức:

99,8rad/s

55 ,

953 55 ,

nđm

đm = = =

ω

Trang 82

Tốc độ từ tr−ờng quay: ωo = 1000/9,55 = 104,7 rad/s

~

Mômen định mức: 110,2N.m

, 99

1000 11 1000 P M

đm

đm

đm = ω = =

Độ tr−ợt định mức: 0,05

, 104

8 , 99 , 104 s

o

đm o

đm =

− =

ω ω − ω =

Điện kháng mạch hóa Xà đ−ợc xác định theo s.đ.đ dịng điện khơng tải stato (coi dịng khơng tải dịng từ hóa):

Ω =

= =

µ 11,05

2 , 19

212 I

E X

0

0

(víi: 212V

3 200 84 , E

K

E1.0 = e 2nmf = = ) Điện kháng rôto qui đổi stato:

X'2 =X2.Ke2 =0,27.1,842 =0,92Ω

Theo yêu cầu đề ta chọn đặc tính hãm động có mơmen tới hạn là: Mth.đn = Mh.max = 2,5Mđm

Tốc độ tới hạn * chọn tốc độ hãm ban đầu:

th

ω

* đm o

bđ *

th =ω =ω /ω

ω

Khi ta có đặc tính hãm đ−ờng hình 2-38 Rõ ràng đặc tính có hiệu hãm thấp mơmen giảm gần nh− tuyến tính từ tốc độ ban đầu ωbđ = ωđm ω =

Để cho việc hãm có hiệu cao, ta cần tạo đặc tính đảm bảo bao diện tích lớn với trục tung đồ thị (vùng gạch sọc hình 2-44) Khi mơmen hãm trung bình tồn q trình hãm lớn Việc tính tốn cho thấy đặc tính dạng có tốc độ tới hạn: * = 0,407

tu th

ω Trang 83 Hình 2-43: a)Sơ đồ nối dây ĐK HĐN TKT

b) Sơ đồ nguyên lý tạo mômen hãm HĐN TKT +

+ + +

Φ

K F

F e2

i2

R

ω

Mh

b) §K MSX

H H

R®ch

Vậy đặc tính hãm động đ−ợc chọn đ−ờng (1) hình 2-44

Từ biểu thức mômen tới hạn hãm động (biểu thức 2-106) ta rút biểu thức tính dịng điện xoay chiều đẳng trị I1:

A , 43 05

, 11

) 92 , 05 , 11 ( , 104 , 110 ,

X

) X X ( M I

2

' o

đn th

= +

=

= + ω

=

µ µ

Qua hệ số tỷ lệ A sơ đồ nối dây stato vào nguồn điện chiều hãm, ví dụ chọn sơ đồ bảng 2-2, ta có:

815 ,

A= = , ta xác định đ−ợc dòng điện chiều cần thiết: Imc = I1/A = 43,4/0,815 = 53A

Từ biểu thức tốc độ tới hạn (2-74) ta xác định đ−ợc giá trị điện trở mạch rôto hãm:

Trang 84

R =ω (Xµ+X'2)=0,407.(11,05+0,92)=4,87Ω *

th '

t

T−ơng ứng với giá trị tr−ớc qui đổi là: R2t =R2't/Ke2 =4,87/1,842 =1,44Ω

Vậy điện trở phụ cần nối vào mạch rôto là: Rh = R2t - r2 = 1,44 - 0,132 = 1,308 Ω

2.4.5 Đảo chiều động ĐK:

Giả sử động làm việc điểm A theo chiều quay thuận đặc tính tự nhiên thuận với tải Mc:

th th

th

th th

as s s s

s

) as ( M M

+ +

+

= (2-108)

Trang 85

ω

ω0

Mc M

A (®/cT)

b)

sthT

-ω0

Hình 2-45: a) Sơ đồ nối dây ĐK đảo pha stato động c K

b) Đặc tính làm việc thuận (A) ngợc (B) ĐK

~

R2f a)

MSX M’c

sthN

B (®/cN)

ω0 0,05

ωb® =ω®m (1)

(2) ω*

th.t−

Muốn đảo chiều động cơ, ta đảo chiều từ tr−ờng stato (±ωo), hay đảo thứ tự pha điện áp (u1) động ĐK (th−ờng đảo

3 pha stato) Khi đảo chiều, dòng đảo chiều lớn nên phải cho thêm điện trở phụ vào mạch rôto để hạn chế Iđch ≤ Icp

Khi động ĐK làm việc chiều ng−ợc lại Mth s o du

và sth > nh hình 2-45:

Động quay ng−ợc chiều t−ơng ứng với điểm B đặc tính tự nhiên bên ng−ợc, đặc tính nhân tạo ng−ợc

Đ 2.5 ĐặC TíNH CƠ CủA động đồng (ĐĐB)

2.5.1 Đặc tính động ĐĐB:

Khi đóng stato động đồng vào l−ới điện xoay chiều có tần số f1 khơng đổi, động làm việc với tốc độ đồng b khụng ph

thuộc vào tải:

p f 1

0

π =

ω (2-109)

Trang 86

Nh− đặc tính động ĐĐB tong phạm vi mômen cho phép M ≤ Mmax đ−ờng thẳng song song với trục hoành, với độ

cøng β = đợc biểu diễn hình -46

Tuy nhiên mômen v−ợt trị số cực đại cho phép M > Mmax tốc độ động lệch khỏi tốc độ đồng

2.5.2 Đặc tính góc động ĐĐB:

Trong nghiên cứu tính tốn hệ truyền động dùng động ĐĐB, ng−ời ta sử dụng đặc tính quan trọng đặc tính góc Nó phụ thuộc mơmen động với góc lệch vectơ điện áp pha l−ới Ul vectơ sức điện động cảm ứng E dây quấn stato từ

tr−êng mét chiỊu cđa r«to sinh ra: M = f(θ)

Đặc tính đ−ợc xây dựng cách sử dụng đồ thị vectơ mạch stato vẽ hình 2-47 với giả thiết bỏ qua điện trở tác dụng cuộn dây stato (r1≈ 0)

Trên đồ thị vectơ hình 2-47: Ul - điện áp pha l−ới (V)

E - sức điện động pha stato (V) Trang 87 ĐKB

~

R®ch

a)

MSX

+ U®k - M®m M

ω ω0

b)

Hình 2-46: Sơ đồ nối dây đặc tính động ĐĐB

1

U

•

•

I

•

E

C φ - θ Ulsinθ

jixs

B A

θ

φ

I - dòng điện stato (A)

- goác lệch Ul E;

- góc lệch vectơ điện áp Ul dòng điện I

Xs = xà + x1 - điện kháng pha stato tổng điện kháng

mạch từ hóa xà điện kháng cuộn dây pha stato x1

(Ω)

Từ đồ thị vectơ ta có:

Ulcosϕ=Ecos(ϕ−θ) (2-110) Tõ tam gi¸c ABC tìm đợc:

s l

Ix sin U CA CB )

cos(ϕ−θ = = θ (2-111) Thay (2-110) vào (2-111) ta đợc:

s l

Ix sin U E cos

U ϕ= θ (2-112)

Hay: ϕ= sinθ x EU cos

I U

s l

1 (2-113)

Vế trái (2-113) công suất pha động Vậy công suất pha động cơ:

= sinθ x EU P

s

l (2-114)

Mômen động cơ:

θ

ω = ω

= sin

x EU P M

s

l

(2-115) (2-115) ph−ơng trình đặc tính góc động ĐĐB Theo ta có đặc tính góc đ−ờng cong hình sin nh− hình 2-48

Trang 88

Khi θ = π/2 ta có biên độ cực đại hình sin là:

s

l m

x EU M

ω

= (2-116)

Phơng trình (2-115) viÕt gän h¬n:

M = Mmsinθ (2-117)

Mm đặc tr−ng cho khả tảI động Khi tải tăng

gãc lÖch pha tăng Nếu tải tăng mức >

θ , mômen giảm Động đồng th−ờng làm việc định mức trị số góc lệch θ = 20o ữ 25o Hệ số tải mômen t−ơng ứng là:

2,5

M M

đm m

M = = ÷

λ

Những điều phân tích với động đồng cực ẩn mơmen xuất rơto có kích từ Còn động đồng cực lồi, phân bố khe hở khơng khí khơng rôto stato nên máy xuất mơmen phản kháng phụ Do đặc tính góc có biến dạng nhiều, nh− đ−ờng nét đứt hình 2-48

M

Mm

0 π/2 π 2π θ 3π/2

Trang 89

Câu hỏi ôn tập

1 Có thể biểu diễn ph−ơng trình đặc tính động chiều kích từ độc lập dạng ? hảy viết dạng ph−ơng trình ? Giải thích đại l−ợng ph−ơng trình cách xác định đại l−ợng ? Vẽ dạng đặc tính điện đặc tính ĐMđl ?

2 Đơn vị t−ơng đối ? Đơn vị t−ơng đối đại l−ợng điện, động ĐMđl đ−ợc xác định nh− ? Viết ph−ơng

trình đặc tính dạng đơn vị t−ơng đối ? ý nghĩa việc sử dụng

ph−ơng trình dạng đơn vị t−ơng đối ?

3 Độ cứng đặc tính ĐMđl có biểu thức xác định nh−

nào ? Giá trị t−ơng đối ? Biểu thị quan hệ độ cứng với sai số tốc độ điện trở mạch phần ứng (theo đơn vị t−ơng đối) ý nghĩa

của độ cứng đặc tính ?

4 Cách vẽ đặc tính ĐMđl ? Cách xác định đại l−ợng:

Mđm, ωđm, ω0, Inm, Mnm, … để vẽ đ−ờng đặc tính ?

5 Có thơng số ảnh h−ởng đến dạng đặc tính ĐMđl ? họ đặc tính nhân tạo thay đổi thơng số ? Sơ đồ nối

dây, ph−ơng trình đặc tính, dạng họ đặc tính nhân tạo, nhận xét ứng dụng chúng ?

6 Tại khởi động ĐMđl th−ờng phải đóng thêm điện trở

phụ vào mạch phần ứng động ? Các dòng điện khởi động lớn nhỏ khởi động ĐMđl th−ờng khống mức ? Vẽ

đặc tính khởi động ĐMđl với cấp điện trở khởi động ?

7 Động ĐMđl có ph−ơng pháp hãm ? Điều kiện để xảy

ra trạng thái hãm ? Sơ đồ nối dây động thực trạng thái hãm ? ứng dụng thực tế trạng thái hãm ? Giải

thích quan hệ chiều tác dụng đại l−ợng điện chiều truyền l−ợng hệ trạng thái hãm ?

8 Sự khác động chiều kích từ nối tiếp với ĐMđl cấu tạo, từ thơng, dạng đặc tính cơ, ph−ơng pháp hãm ?

Có nhận xét đặc điểm khả ứng dụng ĐMnt thực tế ?

Trang 90

9 Có thể biểu thị ph−ơng trình đặc tính động không đồng biểu thức ? Viết ph−ơng trình đó, giải thích đại l−ợng cách xác định đại l−ợng viết ph−ơng trình dựng đặc tính ?

10 Cách vẽ đặc tính tự nhiên theo số liệu định mức catalo: dạng xác, dạng gần dạng tuyến tính hóa ?

11 Biểu thức xác định độ cứng đặc tính ? Biểu thị quan hệ độ cứng đặc tính với độ tr−ợt định mức điện trở mạch rôto động ĐK ?

12 Có thơng số ảnh h−ởng đến dạng đặc tính động ĐK ? Cách nối dây động ĐK để tạo đặc tính nhân tạo thay đổi thông số ? Dạng hộ đặc tính nhân tạo ứng dụng thực tế chúng ?

13 Vẽ dạng đặc tính khởi động động ĐK hai cấp tốc độ ? Khi khởi động động ĐK, đại l−ợng: hệ số tr−ợt tới hạn, mômen tới hạn thay đổi nh− ? Các biểu thức xác định đại l−ợng ? Th−ờng mơmen khởi động lớn động ĐK mômen tới hạn động ?

14 Động ĐK có trạng thái hãm ? Cách nối dây động để thực trạng thái hãm điều kiện để xảy hãm ? Giải thích quan hệ l−ợng máy sản xuất (tải động cơ) động trạng thái hãm ? ứng dụng thực tế trạng thái hãm ?

Ch−¬ng

Điều chỉnh thông số đầu Hệ thống truyền động điện Đ 3.1 kháI niệm chung:

3.1.1 Các định nghĩa:

Hệ thống truyền động điện không làm nhiệm vụ biến đổi điện thành năng, mà điều khiển trình làm việc cấu cơng tác theo u cầu công nghệ máy sản xuất Yêu cầu công nghệ đ−ợc đảm bảo hệ có khả đặt tr−ớc thông số gia công cho tứng cơng đoạn, trì thơng số với độ xác (nh− tốc độ, mơmen, gia tốc, ví trí cấu cơng tác …),

c−ỡng thay đổi giá trị theo ý muốn, hạn chế giá trị chúng theo mức cho phép q trình cơng nghệ theo khả độ bền, độ tải máy

Các thơng số gia cơng nói có liên quan đến mômen M tốc độ ω động điện, có mối quan hệ đ−ợc định nghĩa: a) Các thơng số đầu hay cịn gọi thơng số đ−ợc điều chỉnh:

Đó mơmen (M), tốc độ (ω) động cơ, …

Do M ω trục mặt phẳng tọa độ đặc tính [M, ω], nên việc điều chỉnh chúng th−ờng gi l iu chnh ta

b) Các thông số đầu vào hay gọi thông số điều chØnh:

+ Đối với động điện chiều, thông số đầu vào điện trở phần ứng R− (hoạc R−f), từ thơng Φ (hoặc điện áp kích từ Ukt; dịng điện kích từ Ikt) điện áp phần ứng U−

+ Đối với động điện không đồng bộ, thông số đầu vào điện trở mạch rôto R2 (hoạc R2f), điện trở mạch stato R1, điện kháng stato x1, điện áp stato u1 vàtần số dòng điện stato f1

Trang 92

+ Đối với động điện đồng bộ, thơng số đầu vào tần số dịng điện stato f1

c) Các phần tử điều khiển:

Là thiết bị dụng cụ làm thay đổi thông số đầu vào Chú ý, ng−ời ta th−ờng gọi việc điều chỉnh thông số đầu “điều khiển động điện”

3.1.2 Mục đích điều chỉnh thông số đầu động cơ:

Tùy theo yêu cầu công nghệ máy sản xuất, việc điều chỉnh M, ω nhằm thực mục đích sau:

+ Đặt giá trị làm việc trì mức đạt đó, ví dụ trì tốc độ làm việc phụ tải thay đổi ngẫu nhiên

+ Thay đổi thông số theo quy luật yêu cầu, ví dụ thời gian khởi động tăng tốc động thang máy từ lên đến tốc độ ổn định, mômen lúc đầu phải tăng tuyến tuyến tính theo thời gian, sau giữ khơng đổi, cuối giảm tuyến tính M = Mc

+ Hạn chế thông số mức độ cho phép, ví dụ hạn chế dịng điện khởi động Ikđ≤ Icp

+ Tạo quy luật chuyển động cho cấu công tác (tức cho trục động cơ) theo quy luật cho tr−ớc đầu vào với độ xác

3.1.3 Điều chỉnh không tự động điều chỉnh tự động:

a) Điều chỉnh không tự động:

Là việc thay đổi thông số đầu cách tác động lên thông số đầu vào cách rời rạc Mỗi lần tác động ta có giá trị không đổi thông số đầu vào t−ơng ứng ta đ−ợc đ−ờng đặc tính (nhân tạo) Khi động làm việc, nhiễu loạn (nh− phụ tải thay đổi, điện áp nguồn dao động, …) tác động vào hệ, nh−ng thông số

đầu vào giữ không đổi nên điểm làm việc động di chuyển đ−ờng đặc tính

Ng−ời ta gọi dạng điều chỉnh “điều chỉnh tay” hay “điều chỉnh khơng tự động” “điều chỉnh vịng hở” Ph−ơng pháp điều chỉnh đơn giản nên đ−ợc dùng hệ truyền động điện đại, nhiên không đảm bảo đ−ợc yêu cầu cao chế độ công nghệ

b) Điều chỉnh tự động:

Đ−ợc thực nhờ thay đổi liên tục thông số đầu vào theo mức độ sai lệch thông số đầu so với giá trị định tr−ớc, nhằm khắc phục độ sai lệch Nh− có tác động nhiễu làm ảnh h−ởng đến thống số đầu ra, thơng số đầu vào thay đổi động có đ−ờng đặc tính khác, điểm làm việc động dịch chuyển từ đ−ờng đặc tính nhân tạo sang đặc tính nhân đạo khác vạch đ−ờng đặc tính hệ điều chỉnh tự động

Vì định nghĩa: “đặc tính hệ điều chỉnh tự động là quỹ tích điểm làm việc động vô số đặc tính cơ hệ điều chỉnh vịng hở” Hay gọi “quỹ đạo pha tọa độ đặc tính cơ”

Việc thay đổi tự động thông số đầu vào đ−ợc thực nhờ mạch phản hồi, mạch lấy tín hiệu từ thơng số đầu thơng số liên quan đến đầu ra, đ−a trở lại gây tác động lên thơng số đầu vào, tạo thành hệ có liên hệ kín đầu đầu vào Vì ng−ời ta gọi hệ hệ “điều chỉnh vòng kín” Hệ điều chỉnh tự động phức tạp nh−ng đảm bảo tiêu chất l−ợng cao

c) Nhiễu thông số đầu ra:

i với hệ truyền động động điện, có hai thông số đầu chủ yếu mômen tốc độ Có nhiều loại nhiễu gây tác động lên thông số nh− điện áp nguồn, tần số l−ới điện, nhiệt độ môI tr−ờng, hệ số tự cảm cuộn dây, … nh−ng ta quan tâm đến tác

động nhiễu loạn chủ yếu

Khi điều chỉnh tốc độ, thông số đ−ợc điều chỉnh ω, thông số điều chỉnh thông số tạo đặc tính nhân tạo, cịn chủ yếu phụ tải biểu thị mơmen cản Mc, dịng tải Ic

Trang 94

Ng−ợc lại, điều chỉnh mơmen dịng điện, thơng số đ−ợc điều chỉnh M I, nhiễu loạn chủ yếu lại tốc độ ω Sự ảnh h−ởng qua lại hai đại l−ợng M ω đ−ợc thể đ−ờng đặc tính ph−ơng trình ca nú

Đ 3.2 tiêu chất lợng:

3.2.1 Chỉ tiêu chất l−ợng động (chế độ độ):

* Độ điều chỉnh σmax (σmax ≤ 40% nhỏ hơn) * Thời gian độ Tqđ (Tqđ nhỏ tốt)

* số lần dao động n ( n = 2ữ3 tốt) h ω σ

max

±5% h∞ ≡ωxl

0 Tq® t

Hình 3-1: Đặc tính độ

3.2.2 Chỉ tiêu chất l−ợng tĩnh (chế độ xác lập):

3.2.2.1 Sai số tĩnh tốc độ s% :

Là đại l−ợng đặc tr−ng cho xác trì tốc độ đặt (ωđ):

* *

c

0 .100% %

% s

β = ω ∆ = ω

ω − ω

= (3-1)

ω - tốc độ làm việc thực động ω0 - tốc độ không tải động

Trang 95

Sai số nhỏ, điều chỉnh xác, lí t−ởng ta có hệ điều chỉnh tuyệt đối xác S% = Thực tế ng−ời ta phải thiết kế hệ truyền động diều chỉnh có độ xác đáp ứng u cầu cơng nghệ máy sản xuất, nh− truyền động máy cắt gọt kim loại yêu cầu S% ≤ 10%, tryuền động ăn dao : S% ≤ 5%, …

3.2.2.2 Phạm vi điều chỉnh tốc độ D: D max

min =ω

ω (3-2)

D lớn tốt Tuy nhiên, giá trị ωmax bị hạn chế độ bền học động cơ, điều kiện chuyển mạch Tốc độ ωmin bị chặn yêu cầu mômen khởi động, khả tải sai số tốc độ làm việc cho phộp

* Ví dụ hình 3-2:

Cũng có tr−ờng hợp phối hợp hai ph−ơng pháp điều chỉnh tốc độ động diện nh−: thay đổi điện áp phần ứng động chiều điều chỉnh tốc độ từ ωmin đến ωđm, ph−ơng pháp thay đổi từ thơng kích từ điều chỉnh tốc độ từ ωđm đến ωmax

Trang 96

Khi ta có “hệ điều chỉnh hai vùng tốc độ” đạt đ−ợc dải điều chỉnh rộng:

= Φ

ω ω ⋅ ω ω

= D D

D U

đm max

đm (3-3)

Giả thiết đặc tính tuyến tính, có độ cứng không đổi β1 β2 = β1, mômen tải không đổi Mc, sai số tốc độ t−ng ứng là:

.100%

M % s ; % 100 M % s

2 02

c

1 01

c

1 =ω β = ω β (3-4)

Nếu gọi bội số mômen khởi động Knm2 = Mnm2/Mc thì: 100%;hay s % 100%

K % s

02

2 nm

2 ⎟⎟

⎠ ⎞ ⎜⎜

⎝ ⎛

ω ω − =

= (3-5)

⇒ ω ( ) β

min = −1 2

2

s M Kc nm (3-6) ω

ω01

Qua (3-6) ta thấy đợc quan hệ D, s%, Knm ∆ωc

ωmax β

1 Theo khả tải, ta xác định phạm vi điều chỉnh: (( )) *

tn * *

min * tn

max

1 D

β β ⋅ − β

− β = ω ω

= (3-7)

ω02

Trong đó: βmin = Kqt.Mđm / ω0 ; qt; K *

min =K

β qt = Mnm.min / M®m β2

ωmin

3.2.3 Độ trơn điều chỉnh tốc độ ϕ : Mnm2

Mc M

Là chênh lệch cấp tốc độ liền nhau: Hình 3-2: Xác định phạm vi điều chỉnh

ϕ ω ω = i+

i

1 (3-8)

Trong đó: ωi - tốc độ ổn định đạt đ−ợc cấp i

Trang 97

Hệ số ϕ nhỏ tốt, lý t−ởng ϕ → 1: hệ điều chỉnh vơ cấp Cịn hệ điều chỉnh có cấp nếu: ϕ ≠

3.2.4 Sự phù hợp đặc tính điều chỉnh đặc tính tải:

Với động chế độ làm việc tối −u th−ờng chế độ định mức động Để sử dụng tốt động điều chỉnh tốc độ cần l−u ý đến tiêu nh−: dịng điện động khơng v−ợt q dịng định mức nó, đảm bảo khả tải mômen (trong khoảng thời gian ngắn), đảm bảo yêu cầu ổn định tĩnh có nhiễu v.v tồn giải điều chỉnh

Vì thiết kế hệ truyền động có điều chỉnh tốc độ, ng−ời ta th−ờng chọn hệ truyền động nh− ph−ơng pháp điều chỉnh, cho đặc tính điều chỉnh hệ bám sát yêu cầu đặc tính tải Nếu đảm bảo đ−ợc điều kiện tổn thất trình điều chỉnh nhỏ

3.2.5 ChØ tiªu kinh tÕ:

Nhiều tr−ờng hợp, tiêu kinh tế tiêu định lựa chọn ph−ơng án truyền động Hệ truyền động điện điều chỉnh tốc độ cần đạt có vốn đầu t− thấp, giá thành hạ, chi phí vận hành, bảo quản, sửa chữa ít, đặc biệt tổn thất l−ợng điều chỉnh vận hành nhỏ Năng suất máy sản xuất hệ điều chỉnh mang lại

Tổn thất lợng bao gồm tổn thất nhiệt tỉn thÊt c¬: (3-9) ∫

∫ ω −ω ω+ ω −ω

∆ + ∆ ∆

ω

ω Σ

2

1

1

t

t

0 c

c.t j

dt ) (

M d

) (

J =

W W

= W

Việc tính tốn cụ thể tiêu liên quan nêu cho thấy hiệu kinh tế, thời gian hồn vốn lợi ích nhờ việc sử dụng hệ điều chỉnh chọn Th−ờng ng−ời ta tiêu kỹ thuật để đề xuất vài ph−ơng án điều chỉnh, sau tính tốn kinh tế để so sánh hiệu định chọn hệ thống ph−ơng pháp điều chỉnh thông số đầu động

Trang 98

Đ 3.3 ph−ơng pháp điều chỉnh tốc độ động điện chiều thay đổi thông số:

3.3.1 Ph−ơng pháp điều chỉnh tốc độ ĐMđl cách

thay đổi điện trở phụ mạch phần ứng:

Từ ph−ơng trình đặc tính tổng qt:

M

) K (

R + R K U

2

−f

− −

φ − φ =

ω (3-10)

Ta thấy thay đổi R−f ω0 = const cịn ∆ω thay đổi, ta đ−ợc đ−ờng đặc tính điều chỉnh có ω0 dốc dần R−f lớn, với tải nh− tốc độ thấp (hình 3-3):

ω

Nh− vậy: < R−f1 < R−f2 < ωđm > ω1 > ω2 > , nh−ng ta tăng R−f đến giá trị làm cho M ≤ Mc nh− động không quay đ−ợc động làm việc chế độ ngắn mạch, ω = Từ lúc này, ta có thay đổi R−f tốc độ khơng, nghĩa không điều chỉnh tốc độ động đ−ợc nữa, ph−ơng pháp điều chỉnh ph−ơng pháp điều chỉnh khơng triệt để

ω®m ω0

Mc M b)

Hình 3-3: a) Sơ đồ điều chỉnh tốc độ ĐMđl cách thay đổi R−f

b) Đặc tính điều chỉnh tốc độ ĐMđl cách thay đổi R−f Rktf

U−

+ -

Ckt Ikt I−

e R−f a)

ω1 ω2

R−f1 R−f2 TN

Trang 99

3.3.2 Ph−ơng pháp điều chỉnh tốc độ ĐMđl cách

thay đổi từ thông kích từ động cơ:

Từ ph−ơng trình đặc tính tổng quát: ω φ φ

ω ω

= −

⇒ −

U

K K M

− −

0 R =

Σ

∆ω ( )2

(3-11)

Ta thấy thay đổi φ ω0 ∆ω thay đổi, ta đ−ợc đ−ờng đặc tính điều chỉnh dốc dần (độ cứng β giảm) cao đặc tính tự nhiên φ nhỏ, với tải nh− tốc độ cao giảm từ thơng φ (hình 3-4):

Nh− vậy: φđm > φ1 > φ2 > ωđm < ω1 < ω2 < , nh−ng giảm φ q nhỏ làm cho tốc độ động lớn giới hạn cho phép, làm cho điều kiện chuyển mạch bị xấu dòng phần ứng tăng cao, để đảm bảo chuyển mạch bình th−ờng cần phải giảm dịng phần ứng nh− làm cho mômen cho phép trục động giảm nhanh, dẫn đến động bị tải

Trang 100

3.3.3 Ph−ơng pháp điều chỉnh tốc độ ĐMđl cách

thay đổi điện áp phần ứng động cơ:

Từ ph−ơng trình đặc tính tổng quát: ω φ φ

ω ω

= −

⇒ −

U

K K M

− −

0 R =

( )2

∆ω

(3-12)

Ta thấy thay đổi U− ω0 thay đổi cịn ∆ω = const, ta đ−ợc đ−ờng đặc tính điều chỉnh song song với Nh−ng muốn thay đổi U− phải có nguồn chiều thay đổi

đ−ợc điện áp ra, th−ờng dùng biến đổi (hình 3-5):

Các biến đổi là: Bộ biến đổi máy điện: dùng máy phát điện chiều (F), máy điện khuếch đại (MĐKĐ); Bộ biến đổi từ: khuếch đại từ (KĐT) pha, ba pha; Bộ biến đổi điện tử - bán dẫn: chỉnh l−u (CL) dùng tiristor, băm điện áp (BĐA) dùng tiristor, transistor, …

ω

ω®m ω02

Mc Mn2 Mn1 M b)

H×nh 3-4:

a) Sơ đồ điều chỉnh tốc độ ĐMđl cách thay đổi φ

b) Đặc tính điều chỉnh tốc độ ĐMđl cách thay đổi φ. Rktf

U−

+ -

Ckt Ikt

I−

e a)

ω1 ω2 φ2 φ

ω01

ω0®m φ1 φ®m

ω ~

ω®m ω2 M’

c Mc M

b)

Hình 3-5: a) Sơ đồ điều chỉnh tốc độ ĐMđl cách thay đổi U−

b) Đặc tính điều chỉnh tốc độ ĐMđl cách thay đổi U− U−đm ω1 ω0đm

U−

I−

e

a) Ckt Ikt

+ -

BBĐ U1>0

U=0 -Uđm

-U

Trang 101

* Ví dụ 3-1:

Cho ĐMđl có thông số:

Pđm = 29KW; Uđm = 220V; I®m = 151A; n®m = 1000vg/ph; R− = 0,07Ω; hệ số tảI Kqt =

Hy xác định tốc độ cực tiểu dải điều chỉnh theo khả tải yêu cầu ?

* Gi¶i:

Điện trở định mức động cơ:

Rđm = Uđm / Iđm = 220V / 151A = 1,45Ω Giá trị t−ơng đ−ơng điện trở phần ứng: R−* = R− / Rđm = 0,07Ω /1,45Ω = 0,048 Độ cứng đặc tính tự nhiên: βtn* = 1/R−* = 20,8

Độ cứng đặc tính thấp nhất: βmin* = Kqt =

Giá trị t−ơng đối tốc độ cực đại (tức tốc độ định mức động cơ) là:

*

0 đm

đm *

max *

max

1 n n n

β − = = ω ω = ω

= = - R−* = - 0,048 = 0,0952

Tốc độ không tải lý t−ởng:

1050vg/ph

0952 ,

ph / vg 1000 n

n n

* đm đm

0 = = =

Giá trị t−ơng đối tốc độ cực tiểu:

0,5

2 1 1

n *

min *

min *

min =ω = −β = − =

Trang 102

Vậy tốc độ quay cực tiểu động là:

n n n0 0,5.1050vg/ph 525vg/ph

*

min = = =

Từ giá trị tốc độ cực đại tốc độ cực tiểu, ta rút phạm vi điều chỉnh tốc độ:

1,9

525 1000 n

n D

min

max = =

=

Tõ biÓu thøc (3-7) thay β*

min = Kqt = 2; β*tn = 20,8; ta đợc kết D = 1,9

ω0 β

tn ωđm

Βmin ωmin

0 Mđm Mc.max = Mnm.min M Hình 3-6: Sơ đồ giải thích phạm vi điều chỉnh tốc độ theo khả tải yêu cầu

Qua ví dụ ta thấy phạm vi điều chỉnh nh− hep Tuy nhiên, xét theo yêu cầu sai số tốc độ cho phép dảI điều chỉnh cịn hẹp chí cịn khơng thể điều chỉnh đ−ợc tốc độ Thực vậy, ta biết:

s% = ∆ωc* = R*−Σ

ωmin = ω0 - ωc.cp ; vµ ω*min= - s% = - R*−Σ

Đ 3.4 ph−ơng pháp điều chỉnh tốc độ động

Không đồng thay đổi thông số:

3.4.1 Vấn đề điều chỉnh tốc độ động ĐK:

Động ĐK, đ−ợc sử dụng rộng rãi thực tế Ưu điểm bật là: cấu tạo đơn giản, làm việc tin cậy, vốn đầu t− ít, giá thành hạ, trọng l−ợng, kích th−ớc nhỏ dùng cơng suất định mức so với động chiều

Sư dơng trùc tiÕp l−íi ®iƯn xoay chiỊu pha…

Tuy nhiên, việc điều chỉnh tốc độ khống chế trình q độ khó khăn hơn, động ĐK lồng sóc có tiêu khởi động xấu, (dịng khởi động lớn, mômen khởi động nhỏ)

Trong thời gian gần đây, phát triển công nghiệp chế tạo bán dẫn công suất kỹ thuật điện tin học, động ĐK đ−ợc khai thác −u điểm chúng Nó trở thành hệ truyền động cạnh tranh có hiệu so với hệ Tiristor - Động điện chiều

Qua ph−ơng trình đặc tính động ĐK:

th th

th

th th

as s s s

s

) as I ( M M

+ +

+

= (3-13)

Trong đó:

2 nm ' th

X R

R s

+ ±

= Σ (3-14)

Vµ: ( )

2 nm 1 o

2 f th

X R R

U M

+ ± ω ±

= (3-15)

2 nm ' th

X R

R s

+ ±

= Σ (3-16)

Trang 104

Qua biểu thức (3-13), (3-14), (3-15), (3-16) ta thấy thay đổi thông số điện trở, điện kháng, điện áp, tần số, số đơi cực thay đổi đ−ợc sth, Mth điều chỉnh đ−ợc tốc độ động ĐK

3.4.2 Điều chỉnh tộc độ động ĐK cách thay đổi điện trở phụ mạch rôto (R2f):

Qua biểu thức (3-14), (3-15), thay đổi điện trở phụ mạch rôto động ĐK làm cho sth thay đổi tỷ lệ cịn Mth khơng thay đổi, thay đổi đ−ợc tốc độ ω động ĐK nh− hình 3-6:

* Nguyên lý điều chỉnh: thay đổi R2f với giá trị khác nhau, sth thay đổi tỷ lệ, con` Mth = const, ta đ−ợc họ đặc

tính có chung ωo, Mth, có tốc độ khác có tốc độ làm

việc xác lập tơng ứng

Qua hình 3-6, ta cã: Mth = const

~ ω

ω0 ω

TN TN

Sth.TN

ω1

§K R

2f1

ω2

Sth.1

R2f2

R2f.ic

R2f S

th.2

0 Mnm Mc Mth M

a) b)

Hình 3-6: a) Sơ đồ điều chỉnh tốc độ

Trang 105 Vµ: < R2f1 < R2f2 < … < R2f.ic < …

SthTN < sth1 < sth2 < … < sth.ic < …

∆ωTN< ∆ω1< ∆ω2< … < ∆ωic< …

ωTN > ω1 > ω2 > … > ωic > …

Nh− vậy, cho R2f lớn để điều chỉnh tốc độ nhỏ,

độ cứng đặc tính dốc, sai số tĩnh lớn, tốc độ làm việc ổn định, chí R2f = R2f.ic, dẫn đến Mn = Mc cho động không quay đ−ợc (ω = 0)

Và thay đổi giá trị R2f.i > R2f.ic tốc độ động không (ω = 0), nghĩa khơng điều chỉnh đ−ợc tốc độ, hay cịn gọi điều chỉnh khơng triệt để

* C¸c chØ tiêu chất lợng phơng pháp:

Phơng pháp có sai số tĩnh lớn, điều chỉnh sâu s% lớn, s% > s%cp

Phạm vi điều chỉnh hẹp (thờng D = 2÷3)

Độ tinh điều chỉnh: φ (điều chỉnh có cấp) ≠ Vùng điều chỉnh d−ới tốc độ định mức (ω < ωđm)

Phù hợp với phụ tải năng, điều chỉnh mà giữ dịng điện rơto khơng đổi mơmen khơng đổi (M ~ Mc)

* Ưu: Ph−ơng pháp thay đổi điện trở phụ mạch rôto để điều chỉnh tốc độ động ĐK nh− có −u điểm đơn giản, rẻ tiền, dễ điều chỉnh tốc độ động Hay dùng điều chỉnh tốc độ cho phụ tảI dạng (Mc = const)

* Nh−ợc điểm: Tuy nhiên, ph−ơng pháp có nh−ợc điểm điều chỉnh khơng triệt để; điều chỉnh sâu sai số tĩnh lớn; phạm vi điều chỉnh hẹp, điều chỉnh mạch rơto, dịng rơto lớn nên phải thay đổi cấp điện trở phụ, công suất điều chỉnh lớn, tổn hao l−ợng trình điều chỉnh lớn

Trang 106

Mặc dù vậy, ph−ơng pháp th−ờng đ−ợc áp dụng cho điều chỉnh tốc độ động ĐK truyền động cho máy nâng - vận chuyển có yêu cầu điều chỉnh tốc độ không cao Muốn nâng cao tiêu chất l−ợng dùng ph−ơng pháp “ xung điện trở ”

3.4.3 Điều chỉnh tốc độ ĐK cách thay đổi điện áp stato (us):

Mơmen động ĐK tỉ lệ với bình ph−ơng điện áp stato, nên điều chỉnh mơmen tốc độ động ĐK cách thay đổi điện áp stato giữ tần số không đổi nhờ biến đổi điện áp xoay chiều (ĐAXC) nh− hình 3-7:

Nếu coi ĐAXC nguồn lí tởng (Zb = 0), ub uđm mômen tới hạn Mth.u tỉ lệ với bình phơng điện áp, sth.u = const:

⎪ ⎭ ⎪ ⎬ ⎫ =

=

= ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ =

const s

s

u M u

u M M

gh th th.u

2 * b th

1 b gh th u th

(3-17) ω

Sth.TN ω0

Sth.gh

TN, u®m, R2f =

ub1 < u®m

Mc(ω)

0 Mth2 Mth1 Mth M b)

Hình 3-7: a) Sơ đồ điều chỉnh tốc độ đ/c ĐK ustato b) Các đặc tính điều chỉnh ustato đ/c ĐK

ωTN

R2f a)

Uđk

~

đ/tGH, uđm, R2f ĐAXC

ω2

f1, ub

Trang 107

Để cải thiện dạng đặc tính điều chỉnh giảm bớt mức phát nóng động cơ, ng−ời ta mắc thêm điện trở R2f (hình 3-7) Khi đó, điện áp đặt vào stato định mức (ub = u1) ta đ−ợc đặc tính mềm đặc tính tự nhiên, gọi đặc tính giới hạn

Râ rµng lµ:

2 f 2 th gh th

R R R s

s = + ; Mth.gh = Mth (3-18) Trong đó: Mth.gh, sth.gh mơmen hệ số tr−ợt tới hạn đặc tính giới hạn (đ/tGH)

Mth, sth mômen hệ số tr−ợt tới hạn đặc tính tự nhiên

Dựa vào đặc tính giới hạn Mgh(s), ω = const, ta suy đặc tính điều chỉnh ứng với giá trị ub cho tr−ớc nhờ quan hệ:

gh u * u

* b * u

M M M ; u

M = = (3-19) Đặc tính điều chỉnh trờng hợp nh hình 3-7b

Ph−ơng pháp điều chỉnh điện áp thích hợp với truyền động mà mômen tải hàm tăng theo tốc độ nh−: máy bơm, quạt gió, … Có thể dùng máy biến áp tự ngẫu, điện kháng, biến đổi bán dẫn làm ĐAXC cho động ĐK

3.4.4 Điều chỉnh tốc độ ĐK cách thay đổi số đôi cực (p): Theo quan hệ:

p ) s ( pf ) s

(

0

− =

− ω =

ω (3-20)

Trong đó: f1 tần số l−ới điện, p số đôi cực

Vậy, thay đổi số đôi cực p, điều chỉnh đ−ợc ωo điều chỉnh đ−ợc ω Để thay đổi đ−ợc số đôi cực p, ng−ời ta phải chế tạo động ĐK đặc biệt, có tổ dây quấn stato khác để tạo đ−ợc p khác nhau, gọi máy đa tốc

Trang 108

Ví dụ ta có tổ nối dây stato (1 pha) gồm đoạn, đoạn phần tử nh− hình 3-8 Nếu ta đấu nối tiếp đoạn thuận cực (đánh dấu * hình vẽ), đ−ờng sức từ phân bố nh− hình 3-8a, nên số cực p =

Nh− vậy, cách đổi nối đơn giản tổ dây quấn, ta điều chỉnh đ−ợc tốc độ: từ ωo sơ đồ 3-8a thành lên 2ωo nh− sơ đồ 3-8b,

c; điều chỉnh đ−ợc tốc độ ω động ĐK

Thực tế, động ĐK đa tốc độ th−ờng gặp đổi nối theo hai cách: hình ⇔sao kép (Y ⇔ ) tam giác ⇔sao kép (∆

⇔ ) Sơ đồ đổi nối đ−ớc giới thiệu hình 3-9: + + + +

* *

N/2 S N S N/2

* * ~

a) p = 2; ω0

Hình 3-8: Thay đổi số đôi cực đổi nối tổ dây quấn * *

~

b) p = 1; 2ω0

* * ~

c) p = 1; 2ω0 + +S N +

* *

+ + +S N + + * *

* x1, r1

* x *

1, r1

* x1, r1

a) Sao đơn c) Sao kép Hình 3-9: Đổi nối dây quấn stato động ĐK

b) Tam gi¸c x1, r1

* x1, r1

Trang 109

Khi nối ∆ Y, hai đoạn dây quấn pha đ−ợc đấu nối tiếp thuận cực giống nh− hình 3-9a, nên ta giả thiết p = t−ơng ứng tốc độ đồng ωo Khi đổi nối thành , đoạn dây nối song song ng−ợc cực giống nh− hình 3-9c, nên p = 1, tốc độ đồng tăng gấp đôi (ωo = 2ωo)

Để dựng đặc tính điều chỉnh, ta cần xác định cá trị số Mth, sth ωo cho cách nối dây

Đối với tr−ờng hợp ∆ ta có quan hệ nối ∆, hai đoạn dây stato đấu nối tiếp, nên:

⇒ ⎭ ⎬ ⎫ = = = = = nm nm 2 2 1 1 x X ; x X ; r R x X ; r R (3-21) Trong đó: r1, r2, x1, x2 điện trở điện kháng đoạn dây stato rôto

Điện áp dây quấn pha Uf∆ = 3.U1 Do đó:

2 nm ' 2 ' 2 ' th x r r ) X X ( R R s + = + + = ∆ ∆ ∆ ∆

∆ (3-22)

[ ] [ ]

nm 1 o 2 nm 1 o th x r r U X R R ) U ( M + + ω = + ± ω = ∆ ∆ ∆

∆ (3-23)

Nếu đổi thành thì:

2 2 1 x X ; r R ; x X ; r

R = = = = (3-24)

Còn điện áp dây quấn pha là: Uf = U1 Vì vậy: nm ' 2 ' ' th x r r ) X X ( R R s + = + +

= (3-25)

Trang 110

[ ] [ ]

nm 1 o 2 nm o th x r r U X R R ) U ( M + + ω = + ± ω = (3-26)

So sánh (3-62) với (3-59) ta thấy: M M th th = ∆ (3-27) Nh− vậy, đổi nối ∆ , tốc độ không tải lý t−ởng tăng lên lần (ω

⇒

o = ωo∆), độ tr−ợt tới hạn không đổi (giá trị t−ơng đối),

còn mômen tới hạn giảm 1/3 lần Đặc tính điều chỉnh có dạng nh hình 3-10a

Đối với tr−ờng hợp đổi nối ta suy luận t−ơng tự Khi nối Y, đoạn dây đấu nối tiếp U

⇒

Y

1Y = U1, nªn:

[ ]⎪⎪ ⎭ ⎪ ⎪ ⎬ ⎫ + ± ω = + = nm 1 o thY nm ' th.∆ x r r U M x r r s (3-28) Trang 111

Hình 3-10: Các đặc tính điều chỉnh tốc độ đổi nối

⇒

dây quấn stato Y

ω ω

ωo

ωo∆

Sth Sth∆

Mc.cp Mc.cp∆ Mth Mth∆ M

ωo S

th

ωoY

SthY

So sánh (3-28) với biểu thức t−ơng ứng sơ đồ kép (3-25) (3-26) ta đ−ợc:

sthY = sth ; thY Mth

M = (3-29)

Nh− vậy, đổi nối , tốc độ không tải lý t−ởng mômen tới hạn tăng gấp đơi, cịn hệ số tr−ợt tới hạn giữ ngun giá trị t−ơng đối (hình 3-10b)

⇒

Y

Để xác định phụ tải cho phép điều chỉnh tốc độ, xuất phát từ giá trị công suất suy mômen Từ biểu thức cơng suất, ta có:

Khi nèi ∆:

Pc.cp∆ =3 3U1I1đmcosϕ∆η∆ (3-30) Khi nèi :

Pc.cp =3 3U1I1đmcosϕ η (3-31)

Do đó:

cos cos P P c.cp cp c ≈ η ϕ η ϕ = ∆ ∆ ∆ (3-32) Thùc tÕ cho phÐp coi Pc.cp∆≈ Pc.cp , v× hƯ sè công suất hiệu

sut ni cao nối Đó nối , điện áp đặt lên đoạn dây quấn lớn nối ∆, nên dịng từ hóa tăng cách vơ ích:

Từ (3-32) ta suy quan hệ mômen tải cho phép: / P / P M M o o o cp c o cp c c.cp cp c = ω ω ≈ ω ω ≈ ∆ ∆ ∆ (3-33) Nh− vậy, đổi nối , mômen phụ tải cho phép động giảm hai lần, cịn cơng suất cho phép đ−ợc giữ khơng đổi (P

⇒ ∆

cp = const) Điều chứng tỏ ph−ơng pháp đổi nối phù hợp

với máy có mơmen tải tỷ lệ nghịch với tốc độ Trang 112

Nếu đặt: λ = Mth/Mc.cp từ (3-27) (3-32) ta thấy:

M / M M / M cp c th cp c th ≈ = λ λ ∆ ∆ ∆ (3-34)

Nghĩa đổi nối ∆⇒ , khả tải động c tng lờn 4/3 ln

Nếu đoạn dây nèi h×nh Y, th×:

Pc.cpY =3U1I1đmcosϕYηY (3-35) So sánh với trờng hợp nối [xem (3-31)] ta có:

cos cos P P Y Y Y c.cp cp c ≈ η ϕ η ϕ

= (3-36)

Vµ:

/ P / P M M oY cpY c o cp c Y c.cp cp c = ω ω

≈ (3-37)

Nh− vậy, đổi nối , mômen tải cho phép động đ−ợc giữ không đổi, cịn cơng suất cho phép tăng lần Điều có nghĩa ph−ơng pháp đổi nối phù hợp với máy có mơmen tải khơng đổi (M

⇒

Y

c = const)

Tõ (3-37) (3-29) ta tìm đợc quan hệ hệ số tải :

M / M M / M cpY c thY cp c th Y ≈ = λ λ (3-38) Nghĩa đổi nối , khả tải động tăng lên lần

⇒

Y

+ Ưu điểm ph−ơng pháp điều chỉnh tốc độ động ĐK cách thay đổi số đôi cực thiết bị đơn giản, rẻ tiền, đặc tính cứng khả điều chỉnh triệt để (điều chỉnh tốc độ không tải lý t−ởng)

Nhờ đặc tính cứng, nên độ xác trì tốc độ cao tổn thất tr−ợt điều chỉnh thực tế không đáng kể

+ Nh−ợc điểm lớn ph−ơng pháp có độ tinh kém, giải điều chỉnh khơng rộng kích th−ớc động lớn

3.4.5 Điều chỉnh tốc độ ĐK cách thay đổi tần số (f1):

3.4.5.1 Vấn đề thay đổi số điện áp stato:

Về nguyên lý, thay đổi tần số f1 ωo = 2pf1/p thay đổi điều chỉnh đ−ợc tốc độ động ĐK Nh−ng thay đổi f1 ≠ f1đm ảnh h−ởng đến chế độ làm vic ca ng c

Giả sử mạch stato:

E1≈ cΦf1 (3-39)

Trong đó: E1 sđđ cảm ứng cuộn dây stato, Φ từ thông

móc vòng qua cuộn dây stato, c số tỉ lệ, f1 tần số dòng

®iƯn stato

Nếu bỏ qua sụt áp tổng trở cuộn dây stato ta có: U1≈ E1≈ cΦf1 (3-40) Qua (3-45) ta thấy: thay đổi f1 mà giữ U1 = const Φ thay đổi theo

+ Ví dụ: giảm f1 < f1đm để điều chỉnh tốc độ ω < ωđm mà giữ U1≈ E1≈cΦf1 = const theo (3-40), từ thơng Φ tăng lên, mạch từ động bị bảo hòa, điện kháng mạch từ giảm xuống dòng từ hóa tăng lên làm cho động tải từ, làm phát nóng động cơ, giảm tuổi thọ động cơ, chí nóng q nhiệt độ cho phép động động có th b chỏy

+ Còn tăng f1 > f1đm giữ U1 E1 cf1 = const phụ tải Mc = const, mà làm việc, m«men M ≈ KΦI2cosφ = Mc = const

Vậy tăng f1 > f1đm làm cho Φ giảm, dẫn đến dòng I2 tăng, nghĩa động bị q tải dịng, bị phát nóng làm xấu chế độ làm việc động bị cháy

Trang 114

3.4.5.2 Quy luật điều chỉnh điện áp stato thay đổi tần số:

Hình 3-12, xác định khả tải mômen điều chỉnh tần số: f1 < f1đm

NghÜa lµ:

const

M Mth

= =

λ (3-41)

Trang 115

~ u1, f1đm Vì vậy, thay

đổi tần số f1 để điều chỉnh tốc độ ng−ời ta th−ờng kết hợp thay đổi điện áp stato u1 Và ng−ời ta th−ờng dùng biến đổi tần số (BT) để điều khiển tốc độ động ĐK nh− hình 3-11

BT f1, ub

ĐK

Hình 3-11: hệ BT - ĐK

ω

ω®m

ω

U1®m, f1®m

Mc Mc®m Mth Mth®m M

o

ođm

Mc() Đối với

hệ dùng biến tần nguồn áp thờng có yêu cầu giữ cho khả tải

mụmen l khụng đổi phạm vi điều chỉnh tốc độ

u1, f1

NÕu bá qua điện trở dây quấn stato (R1 = 0) từ (3-41): 2 nm nm o th f U K L p f U X U M ≈ ω π = ω

= (3-42)

Trong đó, coi: Xnm = ωL; ω≈ωo = 2πf1/p Quan hệ Mc = f(ω):

q đm 1 q đm đm c c f f A M M ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ ≈ ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ ω ω

= (3-43)

Trong đó: q = -1,0,1,2 Theo (3-41), (3-42), (3-43) ta có: q đm 1 đm đm 1 f f f U f U ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛

= (3-44)

Suy ra: ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ + ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ = q đm 1 đm 1 f f U U

; với q = -1, 0, 1, 2; (3-45) Hay dạng t−ơng đối:

⎟⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ + = q * * f

u ; (q = -1,0,1,2) (3-46) Nh− vậy, thay đổi tần số để điều chỉnh tốc độ động ĐK, ta phải thay đổi điện áp cho đảm bảo điều kiện (3-41), nh−ng lại phụ thuộc vào dạng phụ tải

3.4.5.3 Các đặc tính điều chỉnh tần số điện áp stato:

Các dạng đặc tính thay đổi tần số điện áp stato với phụ tải khác (hình 3-13):

Trang 116

Trên hình 3-13a, phụ tải Mc I/ (q = -1) điều chỉnh tần số điện áp stato theo qui luËt:

const f U / 1

1 = (3-47)

Trên hình 3-13b, phụ tải Mc = const (q = 0) điều chỉnh tần số điện ¸p stato theo qui luËt:

Trang 117

Hình 3-13: Đặc tính điều chỉnh tần số điện áp theo qui luật M = const với phụ tải khác nhau:

ω ω

ω1

ω02

f1®m

Mc Mth M

ωo1

ωo®m

f1®m < f11

f12 < f1®m

ω2

ω®m

b)

ω®m

ω2

f1®m < f11

Mth1 Mth®m Mth2 M

ωo2

ωo®m f1®m

f12 < f1®m

ω1

Mc(ω)

ωo1

Mth(ω)

a) ω

ω®m

ω2

f1®m < f11

Mth2Mth®mMth1 M

ωo2

ωo®m f1®m

f12 < f1®m

ω1

ωo1

Mc(ω)

Mth(ω)

Mc(ω)

ω

ω1

c)

ω02

f1®m

Mth2Mth®mMth1 M

ωo1

ωo®m

f1®m < f11

f12 < f1®m

ω2

ω®m

Mth(ω)

const f

U

1 = (3-48)

Trên hình 3-13c, phụ tải Mc = const (q = 1) điều chỉnh

tần số điện áp stato theo qui luật:

const

f U

2 /

1 = (3-49)

Trªn hình 3-13d, phụ tải Mc = const (q = 2) điều chỉnh

tần số điện áp stato theo qui luËt:

const

f U

2

1 = (3-50)

Đ 3.5 điều chỉnh tự động tốc độ động

Cách thay đổi thông số thơng số đầu ra:

3.5.1 Nguyªn lý chung:

Để cải thiện tiêu chất l−ợng hệ thống truyền động điện điều chỉnh, ng−ời ta th−ờng thực ph−ơng pháp điều chỉnh tự động, tạo khả biến đổi thông số điều chỉnh (thông số đầu vào Xđch) cách liên tục theo mức độ thay đổi thông số đ−ợc điều chỉnh đầu (đại l−ợng X) Muốn vậy, ta phải thiết lập hệ điều chỉnh vịng kín, lấy tín hiệu phản hồi từ đầu trực tiếp tỉ lệ với đại l−ợng X gián tiếp qua đại l−ợng liên quan đến X, cho tác động lên thông số đầu vào, làm cho thông số thay đổi tự động theo chiều h−ớng đ−a đại l−ợng X đạt đến giá trị đặt tr−ớc

Cấu trúc chung hệ điều chỉnh tự động vịng kín nh− hình 3-14 Các tín hiệu điều khiển đầu vào th−ờng điện áp: Uđ -

tín hiệu đặt, tỷ lệ với giá trị đặt thông số đ−ợc điều chỉnh: tốc độ ωđ (Uđ≡ωđ); Uph - tín hiệu phản hồi, tỷ lệ với giá trị thực thông số

đ−ợc điều chỉnh ω (Uph ≡ ω); ∆U = Uđk - tín hiệu sai lệch, phản ánh mức độ sai lệch giá trị thực thông số ω với giá trị mong muốn đặt tr−ớc ωđ

Trang 118

Uđk tín hiệu dùng để điều khiển phần tử điều chỉnh ĐCh

sao cho thơng số tự động thay đổi, tác động vào động để đủ làm cho giá trị ω tiến đến ωđ, tự động ổn định tốc độ

U® U®k

ổn định tốc độ hệ điều chỉnh tự động truyền động điện có

ý nghĩa lớn việc cải thiện tiêu chất l−ợng hệ TĐĐTĐ Th−ờng tăng độ cứng đặc tính để ổn định tốc độ cách dùng hệ thống điều khiển vịng kín

Các đặc tính hệ hở có β = (kφ)2/R khơng đổi phạm vi

điều chỉnh Đối với đặc tính thấp có s.đ.đ Eb0, Mc = Mđm

thì tốc độ làm việc ω = ω’

min sai số tĩnh thờng lớn giá

trị cho phép:

S = M

®m 0min

β ω > Scp (3-51)

Để S ≤ Scp cần tìm biện pháp tăng tốc độ đến ω = ωmin Điểm làm việc [ωmin, Mđm] nằm đặc tính khác hệ có ω0 = ω01 Eb1 = kφω01 > Eb0 Nối điểm (ω0min, 0) với điểm (ωmin, Mđm) kéo dài

ra ta đ−ợc đặc tính mong muốn có độ cứng βm và:

ω ω β = 0 min - M

m

(3-52)

Giá trị βm đ−ợc xác định theo công thức:

Trang 119

§Ch § ω

Uph

PH

S = M

b S

®m m 0min

cp

ω ≤ (3-53)

Giao điểm đặc tính mong muốn với đặc tính hệ hở cho biết giá trị cần thiết Eb thay đổi mơmen tải Đặc tính đ−ợc dựng gốc d−ới bên trái hình 3-14

3.5.2 Điều chỉnh tự động tốc độ theo dòng điện tải:

Qua hình 3-15, để nâng độ cứng lên βm ta điều chỉnh Eb

theo dịng điện tải Tại giao điểm đặc tính hệ hở hệ kín (mong muốn) tốc độ mơmen có giá trị nh− nên:

E k

-M

= - M E = E + k

b ®m

0 m

b b0 d (3-54) '

φ β ω β ⇒ I

Trong đó: E =k ; k (k ) (1- ) m

m '

d m

b0 φ ω = φ β β ; (3-55) Trang 120

Nguyªn lý điều chỉnh (3-54) đợc thực mạch phản hồi dơng dòng điện phần ứng nh hình 3-16a

Theo sơ đồ 3-16, ta có:

Eb = kb(U® + RdI) (2-56)

ω

φ φ

= k U

k

-R + (1 - k k

b ® ®m

b ®m

)R I

d

(2-57) Trong đó: Uđ - điện áp đặt tốc độ,

Ui = RdI - điện áp phản hồi dòng điện, Rd - điện trở sun mạch phần ứng

So sánh (3-56) với (3-54) ta cã:

Eb0 = kb.U® ; K’d = kb.Rd (2-58)

Nếu chọn: kb.Rd = (R + Rd) βm = ∞, ta đ−ợc đặc tính cứng

tuyệt đối Nếu kb.Rd > (R + Rd) thì đặc tính mong muốn có độ cứng d−ơng, động làm việc không ổn định Trong tr−ờng hợp biết tr−ớc β, βm cần phải tính Rd, kb cho phù hợp, (hình 2-16b)

3.5.3 Điều chỉnh tự động tốc độ theo điện áp phần ứng:

Qua hình 3-16, để nâng độ cứng lên βm ta điều chỉnh Eb

bằng cách dùng mạch phản hồi âm điện áp phần ứng Dựa vào ph−ơng trình đặc tính tải biến đổi:

Trang 121

ω β

m >

I β

m = ∞

Uđk Uđ BĐ

Đ Rd

m < U+i

a)

I, M ω

b) β

ω01

ω0min β Hình 3-16: Sơ đồ đặc tính phản hồi d−ơng dịng điện tải

m

ωmin ω’

min

Eb1 Eb0 Eb2

Eb0

0

Eb M®m M, (I)

Eb(M)

M, (I)

Eb = U + RbI, v× Rb = R - R− nªn:

I U (3-59)

tn

=

− (k

(E

-®m

b

φ

β β ) ( )

)

2 1

Trong đó: βtn = (kφđm)2/R

− độ cứng đặc tính tự nhiên

Thay (3-59) vào (3-54) đặt:

b = - )(1 - )

E = E ; k b ;

m tn '

(

'

β β β β

b0 b01−b a =1−b

(3-60)

Ta cã biĨu thøc tÝnh s.®.® Eb theo điện áp phần ứng: Eb = E

b0 - k ’

aU (3-61)

Nguyªn lý điều chỉnh (3-61) đợc thực mạch phản hồi âm điện áp phần ứng nh h×nh 3-17a:

Bỏ qua dịng điện điện trở r1, r2 đặt ka = r2/(r2+r1): Eb = kb(Uđ - kaU) (3-62) ω

φ φ

= k U

(1 + k k ) k

-R - k k + k k

(k

b ® b ®m

b b ®m a

a a

b

R M

)2 (3-63)

Trang 122

Nếu mạch có kbka >> (3-63) cã d¹ng:

ω

φ φ

ω ω

β =

=

-U k k

-R (k U

® ®m

−

®m ®

a

a tn

M k M

) ( , )

2

(3-64)

Khi thay đổi hệ số phản hồi điện áp ka (bằng tr−ợt chiết

áp r1, r2) tốc độ khơng tải lỷ t−ởng lẫn độ cứng đặc tính thay đổi theo Tr−ờng hợp hệ có hệ số khuếch đại lớn độ cứng mong muốn đạt giá trị tối đa βtn, (hình 3-17b)

3.5.4 Điều chỉnh tự động dùng phản hồi âm tốc độ động cơ: Qua hình 3-16, để nâng độ cứng lên βm ta điều chỉnh Eb cách dùng mạch phản hồi âm tốc độ động

Dựa vào ph−ơng trình đặc tính điện Bộ biến đổi - Động chiều ta rút đ−ợc dòng điện phần ứng thay vào (3-54) ta có:

E

1 - k (E -k

R E E - (

E = E - k

b b0 ®m b m b0 m ®m b b0

'' t '

=

=

-d

d

R

k

k

) )

φ ω β

β

β

β φ ω

ω

1 (3-65)

Trang 123 U® U®k

U

-

a

B§

I r1

r2 § a)

ω

βm = βtn βm

I, M b)

Hình 3-17: Sơ đồ đặc tính phản hồi âm điện áp phần ứng

U ω

0

ω

ω0 kbkt = ∞ U®k

Uđ BĐ

Đ U

-

a)

kt

FT I, M

b)

Trong đó: E’’

b0 = βm.Eb0/β , k ’

t = (βm/β-1).kφ®m

Luật điều chỉnh (3-65) đ−ợc thực phản hồi âm tốc độ (hình 3-18a), tín hiệu tốc độ đ−ợc lấy máy phát tốc FT máy phát có điện áp tỷ lệ với tốc độ động cơ: Uω = kt.ω

ω φ

φ φ

β φ φ

=

-=

k U k

(1+ k k / k k k (1+ k k / k

b ® ®m b ®m ®m ®m b ®m

R M

R

t m

t

/ )

( )2 ) (3-66) Từ (3-66) tính đ−ợc hệ số khuếch đại u cấu hệ cho đặc tính thấp phạm vi điều chỉnh đạt độ cứng mong muốn Khi kb.kt→∞ đặc tính tuyệt đối cứng

Trong tr−ờng hợp khơng dùng máy phát tốc dùng cầu tốc độ để lấy tín hiệu phản hồi tốc độ (trong phần ứng động mt nhỏnh cu)

3.5.5 Phản hồi âm dòng điện cã ng¾t:

Q trình làm việc hệ TĐĐTĐ th−ờng có yêu cầu ổn định tốc độ vùng biến thiên cho phép mơmen dịng điện phần ứng, dịng điện mơmen v−ợt q phạm vi cần phải hạn chế dịng điện mômen tránh cho động bị tải lớn, gây cố h− hỏng động

Muốn giảm dịng điện mơmen ngắn mạch ta phải giảm độ cững đặc tính Tuy nhiên, để đẩm bảoyêu cầu ổn định tốc độ phạm vi biến thiên cho phép tải, ta giảm độ cứng dịng điện mơmen v−ợt q ng−ỡng Ng−ỡng đ−ợc gọi “điểm ngắt” T−ơng ứng với ta có “dịng ngắt ” Ing, “mơmen

ngắt” Mng “tốc độ ngắt” ωng Thông th−ờng I*

ng≈ (1,5÷2)

Vậy, đặc tính hệ gồm hai đoạn: đoạn làm việc từ điểm không tải lý t−ởng đến điểm ngắt (đoạn AB) đoạn ngắt từ điểm ngắt đến điểm dừng (đoạn BC) (xem hình 3-19a)

Trang 124

Vì đặc tính đặc tr−ng cho cơng nghệ máy xúc nên ng−ời ta gọi “đặc tính máy xúc”

Muốn tạo đoạn đặc tính dốc có độ cứng mong muốn βng bắt buộc phải thay đổi thông số điều chỉnh xđch cho tốc độ động giảm nhanh tải tăng lên giới hạn cho phép

Nh− tải tăng hệ phải giảm Eb biến đổi

E ) (I - I )

E

b ®m

2

ng b

= −⎛ − ⎝

⎜⎜ ⎞⎠⎟⎟

⇒ = − −

E k

E k I I

b

ng

b ng d ng

0

1

β β ( φ

( )

'

(3-67)

Để thực quy luật điều chỉnh này, ta dùng khâu phản hồi âm dòng điện có ngắt tác động mức ng−ỡng Ing, sơ đồ nguyên lý nh− hình 3-19b Điện áp so sánh: Us = Ing.Rđo, vậy:

Eb = kb[Uđặt - I−.Rđo + Us] = kb.Uđặt - kb.Rđo.(I− - Ing); (3-68)

So sánh với (3-67) ta thấy: Eb0 = kb.Uđặt ; k’

ng.d = kb.R®o = kb.kng.d;

Đoạn BC:

= CkbUt - Cđ(kbkng.d + R)(I - Ing); (3-69) Trang 125

ω

~ B§ §

A

ω0 ω®m R®o

ωng B

Uh Vng

Uđặt C I

−

0 I®m Ing Inm U

s

U

a) b)

Câu hỏi ôn tập

1 Có tiêu chất l−ợng dùng để đánh giá ph−ơng pháp điều khiển động ? Nêu định nghĩa trình bày ý nghĩa tiêu

2 Phân tích ý nghĩa việc điều chỉnh tốc độ điều chỉnh dòng điện (hoặc mômen), nêu yêu cầu thực tế việc điều chỉnh thông số ? Những tiêu cần đạt đ−ợc việc điều chỉnh thông số ?

3 Từ biểu thức ta rút nhận xét chung ph−ơng pháp điều khiển động điện chiều động điện không đồng ? Mỗi loại động có ph−ơng pháp điều khiển ? Những ph−ơng pháp đ−ợc xem có hiệu ?

4 Những ph−ơng pháp điều khiển động điện chiều dùng để điều chỉnh tốc độ ? Những ph−ơng pháp dùng để điều chỉnh mơmen dịng điện ?

5 Hãy đánh giá tiêu chất l−ợng ph−ơng pháp điều chỉnh tốc độ động chiều cách thay đổi điện áp phần ứng

6 Nêu ứng dụng ph−ơng pháp điều chỉnh tốc độ động chiều kích từ độc lập cách thay đổi điện trở phụ phần ứng

7 Nêu −u, nh−ợc điểm ph−ơng pháp điều chỉnh tốc độ động điện chiều cách thay đổi từ thơng kích thích

8 Trình bày cách dựng họ đặc tính khởi động động khơng đồng rôto dây quấn dùng cấp điện trở phụ nối vào mạch rôto cách xác định cấp điện trở

9 Trình bày ngun lý điều chỉnh dịng điện mơmen (khởi động) động khơng đồng lồng sóc ph−ơng pháp thay đổi điện áp stato ph−ơng pháp dùng điện trở phụ stato

10 Ph−ơng pháp điều khiển tốc độ động không đồng cách thay đổi số đơi cực có ứng dụng ?

Trang 126

11 Đặc điểm làm việc động không đồng đ−ợc cung cấp điện áp tần số định mức, thay đổi tần số khác với định mức ? Từ thông động thay đổi nh− tần số nhỏ định mức tần số lớn định mức ?

12 Có luật (nguyên lý) điều khiển đ−ợc áp dụng điều khiển tần số động không đồng ? Mô tả nội dung luật điều khiển

13 Ưu, nh−ợc điểm ph−ơng pháp điều khiển tần số động không đồng ? Vì nói ph−ơng pháp động khơng đồng so sánh đ−ợc với ph−ơng pháp điều khiển điện áp phần ứng động chiều kích từ độc lập ?

14 Ng−ời ta th−ờng quan tâm đến vấn đề khởi động điều khiển động đồng ?

15 Mơ tả q trình khởi động hai giai đoạn động đồng thông dụng

16 Hãy trình bày nguyên lý làm việc hệ “Bộ biến đổi - Động chiều” có điều chỉnh tốc độ tự động vịng kín dùng phản hồi âm điện áp phần ứng”

17 Hãy trình bày nguyên lý làm việc hệ “Bộ biến đổi - Động chiều” có điều chỉnh tốc độ tự động vịng kín dùng phản hồi d−ơng dịng điện

18 Hãy trình bày ngun lý làm việc hệ “Bộ biến đổi - Động chiều” có điều chỉnh tốc độ tự động vịng kín dùng phản hồi âm tốc độ, phản hồi hỗn hợp âm điện áp d−ơng dòng điện phần ứng

19 Hãy trình bày hoạt động sơ đồ nguyên lý hệ “Bộ biến đổi - Động chiều” có phản hồi âm dịng điện có ngắt cách tạo đặc tính máy xúc

Ch−¬ng

Điều chỉnh tốc độ truyền động điện Các hệ thống biến đổi - động

Đ 4.1 Hệ biến đổi - động chiều:

4.1.1 HƯ M¸y phát - Động chiều (F-Đ):

Trc đây, hệ thống Máy phát - Động chiều hệ truyền động điện điều chỉnh tốt Điều chỉnh tốc động động linh hoạt thuận tiện Tuy nhiên hệ thống dùng nhiều máy điện quay nên cồng kềnh, làm việc gây ồn, rung, nên địi hỏi phải có móng vững Sơ đồ ngun lý nh− hình 4-1

Coi m¹ch tõ máy phát cha bảo hoà, nên ta có:

EF = KF.φF.ωF = KF.ωF.C.iKF (4-1) Trong đó: KF - hệ số kết cấu máy phát,

C = ∆φF/∆iKF - hệ số góc đặc tính từ hố Với: iKF = UKF/rKF

Trang 128

Vµ: EF = KF.UKF R = R−§ + R−F

Ph−ơng trình đặc tính điều chỉnh tốc độ dùng máy phát:

ω

φ φ

ω

φ φ

=

-=

-E R

K U R F

F KF

K K M

K K M

§ §

§ §

( ) ( )

2

2

(4-2)

Nh− vậy, thay đổi UKF (hoặc iKF) ta đ−ợc họ đ−ờng đặc tính song song góc phần t− (hình 4-2)

ở góc phần t− (I) (III) tọa độ đặc tính động làm việc chế độ động quay thuận chế độ động quay ng−ợc ~

~

Đặc tính hãm động năng (EF = 0) qua gốc toạ độ; Các vùng nằm trục tung (ω) đặc tính hãm động (EF = 0) chế

độ hãm tái sinh hay chế độ máy phát (ω > ω0) động cơ; Trang 129

~

ĐK

F Đ

UKĐ Uđk

UđkU

iK§

iKF ωF

ω§

M MSX

UKF

Hình 4-1: Điều chỉnh tốc độ động ĐMđl dùng máy phát

UF = U¦ rKF

IƯ

~

đm M

c

b)

Hình 4-2: a) Sơ đồ điều chỉnh tốc đọ hệ F - Đ b) Đặc tính điều chỉnh tốc độ hệ F - Đ

EF®m

ω1

ω0®m

a)

EF®m

EF1>0

EF = E’

F1<0 U−

I−

e§ eF

§S CktF

IktF +

-Ckt§ Ikt§

§CT

HTS

+

-HTS ≡MF HN

Mc M H§N A

≡MF (I) (III)

Các vùng nằm trục hồnh (M) đặc tính hãm động (EF = 0) chế độ hãm ng−ợc (ω↑↓M) động

Đặc điểm hệ F - Đ điều chỉnh tốc độ linh hoạt, động tự động chuyển đổi qua chế độ làm việc thay đổi tốc độ đảo chiều tốc độ Ví dụ động làm việc điểm A, đảo chiều kích từ máy phát F (Mc = const) động chuyển dần từ chế độ động thuận (A) sang hãm tái sinh, hãm ng−ợc, khởi động ng−ợc làm việc xác lập điểm B (chế độ hãm tái sinh)

Khi điều chỉnh EF thay đổi đ−ợc tốc độ động ω ≤ωcb; đảo chiều iktF đảo chiều đ−ợc EF nh− đảo chiều đ−ợc ω

Nếu kết hợp điều chỉnh đảo chiều từ thơng động điều chỉnh đảo chiều đ−ợc tốc độ động ω≥ωcb

Nh− vậy, kết hợp điều chỉnh iktF iktĐ điều chỉnh đ−ợc tốc độ động ω≤ωcb ω≥ωcb (cả vùng tốc độ)

4.1.2 HÖ Chỉnh lu - Động chiều (CL-ĐM):

Khi ta dùng chỉnh l−u có điều khiển - chỉnh l−u dùng thyristor để làm nguồn chiều cung cấp cho phần ứng động điện chiều, ta gọi hệ T - Đ

Sơ đồ nguyên lý:

Trang 130

4.1.2.1 Xét hệ CL - ĐM khơng đảo chiều: + Chế độ dịng liên tục: Ed = Ed0.cosα

ω α

φ φ

ω α

φ φ

ω ω

= - +

= - +

= -E E

®m

− cl

®m

®m

− cl

®m '

d

d K

R R

K I

K

R R

K M

0

0

2

0 cos

.cos

( ) ∆ω

(4-3)

Trong đó:

ω α

φ

0

'

® E = d

m K

.cos

tốc độ không tải giả t−ởng, lúc vùng dịng điện gián đoạn, hệ có thêm l−ợng sụt áp nên đ−ờng đặc tính điều chỉnh dốc hơn, tốc độ khơng tải lý t−ởng thực ω0 lớn tốc độ không tải lý t−ởng giả t−ởng ω’

0 (h×nh 4-4)

ω

Ed ω0®m

Trang 131

~

ĐM

UKĐ Uđk

iKĐ

ω§

M MSX

Hình 4-3: Điều chỉnh tốc độ động ĐMđl dùng Chỉnh l−u Ud = U−

~

UCL1 UCL2 §K

Id = I−

Hình 4-4: a) Sơ đồ thay Hệ T - Đ không đảo chiều b) Đặc tính điều chỉnh tốc độ hệ T - Đ

I−

e

a)

Id

T

Rcl

R−

ω®m

Ic Id

b)

Ed0

ω1 Ed>0

Ed<0 Ed=0

Giíi h¹n ωmax

ωω’ 01 01

Id.g® Id.lt

HTS HN

Vậy, thay đổi góc điều khiển α = (0ữπ) Ed thay đổi từ Ed0 đến - Ed0 ta đ−ợc họ đặc tính song song nằm nửa bên phải mặt phẳng toạ độ [ω, I] [ω, M] cho chỉnh l−u làm việc ch chnh lu (hỡnh 4-4)

Vùng dòng điện gián đoạn bị giới hạn nửa đờng elip víi trơc tung:

I = E sin

X + f L -mcotgm d.blt

d0

BA l u

α π

π π

Σ

⎛ ⎝⎜

⎞

⎠⎟ (4-5)

Trong đó: XBA - điện kháng máy biến áp L−Σ - Điện cảm tổng mạch phần ứng

fl - tÇn sè l−íi m - số pha chỉnh lu Trong vùng dòng điện gián ®o¹n (ω’

0 < ω0):

ω φ

α π α π

φ α

π

0

2

=

−

⇒ ≤ ≤

− −

⇒ > ⎧

⎨ ⎪⎪ ⎩ ⎪ ⎪

E U

K

E m U

K

m v

m v

∆

∆

®m

®m

m

m

.cos( / ) (4-6) Trong đó: E2m - biên độ sức điện động thứ cấp máy biến áp CL Đ−ờng giới hạn tốc độ cực đại:

ω α

φ φ

gh

d u

d blt E

K

R K I

.max

.cos

= − Σ (4-7)

4.1.2.2 Xét hệ CL - ĐM có đảo chiều:

Muốn đảo chiều tốc độ động phải dùng hai chỉnh l−u đấu song song ng−ợc - chỉnh l−u kép (hình 4-3), nguyên tắc điều khiển hai chỉnh l−u là:

Trang 132

+ Khi cho CL1 làm việc chế độ chỉnh l−u CL2 chuẩn bị làm việc chế độ nghịch l−u, dòng chỉnh l−u chạy theo chiều d−ơng, tốc độ động quay thuận

+ Ng−ợc lại, cho CL2 làm việc chế độ chỉnh l−u CL1 chuẩn bị làm việc chế độ nghịch l−u, dòng chỉnh l−u chạy theo chiều âm, tốc độ động quay ng−ợc

§Ĩ khái truyền lợng từ CL qua CL lới cần thoả mÃn điều kiện:

|Ed.NL| ≥ |Ed.CL| (4-8) Để điều khiển hai chỉnh l−u làm việc theo chế độ u cầu dùng ph−ơng pháp điều khiển chung điều khiển riêng

* Ph−ơng pháp điều khiển chung: tín hiệu điều khiển đ−ợc đ−a vào nhóm van cho thoả mãn (4-8) Đối với ph−ơng pháp này, xuất dịng điện cân chạy qua chỉnh l−u, không qua tải, gây tải cho van máy biến áp, cần hạn chế dòng cân bằng, th−ờng dùng cuộn kháng cân CK để hạn chế dòng cõn bng

Trong phơng pháp điều khiển chung, phối hợp điều khiển kiểu tuyến tính:

α1 + α2 = π (4-9) Khi đó, đặc tính hệ T - ĐM gần giống hệ F - Đ (hình 4-5a)

Khi phèi hợp điều khiển kiểu phi tuyến (phối hợp không hoàn toàn) có thêm hệ số phi tuyến :

α1 + α2 = π + ξ (4-10)

Trang 133

* Ph−ơng pháp điều khiển riêng: tín hiệu điều khiển đ−ợc đ−a vào CL làm việc chế độ chỉnh l−u, cịn CL (khơng làm việc) khơng có tín hiệu điều khiển đ−a vào, khơng có dịng cân

Trong ph−¬ng pháp điều khiển riêng có phối hợp điều khiĨn kiĨu tun tÝnh vµ phi tun

Để thay đổi trạng thái làm việc CL phải dùng thiết bị đặc biệt để chuyển tín hiệu điều khiển từ CL sang CL Bởi vậy, điều khiển riêng, đặc tính hệ bị gián đoạn trục tung Nh− vậy, thực thay đổi chế độ làm việc hệ khó khăn hệ có tính linh hoạt điều chỉnh tốc độ

Nếu kết hợp điều chỉnh đảo chiều từ thơng động điều chỉnh đảo chiều đ−ợc tốc độ động ω≥ωcb

Trang 134

Nh− vậy, kết hợp điều chỉnh iktF iktĐ điều chỉnh đ−ợc tốc độ động ω≤ωcb ω≥ωcb (cả vùng tốc độ)

4.1.3 Hệ Khuếch đại từ - Động chiều (KĐT - ĐM):

Sơ đồ nguyên lý:

Để điều chỉnh tốc độ động dùng khuếch đại từ, ta thay đổi dòng điều khiển khuếch đại từ (thay đổi góc từ hố αs) điện áp khuếch đại từ thay đổi nh− điều chỉnh đ−ợc tốc độ động cơ:

ω

φ φ

= E − U − − K

R R

K M

KĐT ∆ v KĐT u (4-11) Các đặc tính hệ KĐT - ĐM gần giống nh− đặc tính hệ T - ĐM Trong vùng dòng điện liên tục, đặc tính cứng vùng dịng điện gián đoạn, vùng dòng điện gián đoạn bị giới hạn đ−ờng elip bao quanh gốc toạ độ mặt phẳng đặc tính

Kết hợp điều chỉnh điện áp khuếch đại từ điều chỉnh từ thông động ta điều chỉnh đ−ợc tốc độ động d−ới tốc độ

Muốn đảo chiều tốc độ động phải dùng hai khuếch đại từ mắc song song ng−ợc (khuếch đại t kộp)

~

ĐM

UKĐ Uđk

iK§

ω§

M MSX

Hình 4-6: Sơ đồ Khuếch đại từ - Động điện chiều UKĐT = U−

~

UK§T1 UK§T2

ĐK

IKĐT = I

Hình 4-5: a) Điều khiĨn chung phèi hỵp kiĨu tun tÝnh b) Điều khiển chung phối hợp kiểu phi tuyến

ω

a)

α1min

ω0®m

-Ic Id

α2max

ω α2max

ω0®m

α1min Ic

α2min

α1max

b)

-Id

α2min

α1max

Trang 135

4.1.4 Hệ Băm điện áp - Động chiều (ĐAX - §M):

Sơ đồ nguyên lý:

Sơ đồ hình 4-7 giới thiệu sơ đồ đơn giản hệ ĐAX - ĐM dùng khóa đóng/cắt thyristor Trong đó, nguồn chiều chỉnh l−u cầu diot ba pha CL, táo điện áp Ud t−ơng đối phẳng, giúp cho việc trì chế độ dòng điện liên tục đ−ợc dễ dàng Điều khiển thyristor T1 mở/khóa xung mở điều khiển BĐK, ta đ−ợc điện áp băm nối tiếp Ub đặt vào phần ứng động ĐM, t−ơng ứng có tốc độ ω

Trong chế độ dòng điện liên tục, đại l−ợng hệ đ−ợc tính tốn theo giá trị trung bình:

Điện áp s.đ.đ trung bình ĐAX: Eb = Utb = d d

ck

đ U U T

t

γ =

⋅ (4-12) Trong đó: đ x

x đ ck

đ t .f T

t T

t

= = =

γ - lµ tû sè chu kỳ băm, Với Tx fx chu kỳ xung tần số xung BĐK

Trang 136

Dòng điện trung bình mạch phần ứng là: I = Itb =

Σ Σ

ω Φ − γ = −

u d u

b

R K U R

E E

(4-13) Ph−ơng trình đặc tính cơ-điện đặc tính hệ ĐAX - ĐM có dạng:

d u Iu K R K

U

Φ − Φ γ =

ω Σ (4-14)

Vµ: M

) K (

R K

U

2 u d

Φ − Φ γ =

ω Σ (4-15)

Đặc tính theo ph−ơng trình (4-15) vùng dịng điện liên tục đ−ờng thẳng song song nh− hình 4-8, tốc độ khơng tải lý t−ởng phụ thuộc vào tỉ số chu kỳ : ω0 = Ud/KΦ

Xung điều khiển thyristor T1 T2 đ−ợc tạo nhờ BĐK với tần số xung fx = 1/Tx Khi thay đổi chu kỳ xung Tx hay tần số xung fx, ta làm thay đổi thời gian mở/khóa T1 T2, từ thay đổi đ−ợc điện áp Ub U−, dẫn đến điều chỉnh đ−ợc tốc độ động ω

~

§M

UKTĐ Uđk iKĐ

M MSX

Hỡnh 4-7: Điều chỉnh tốc độ động ĐMđl dùng Băm ĐA

Ud ~ u1

CL

T1

B§K I−

T2 C + -

L D V0 Ub =U− §AX

Id

ω

I−

1 =

3

5 = Ic

(M)

Vùng dòng gián đoạn

Vùng dòng liªn tơc Biªn liªn tơc

0

Trang 137

Đ 4.2 Hệ biến đổi - động không đồng bộ:

4.2.1 Các ph−ơng pháp điều chỉnh tốc độ động ĐK:

Động ĐK, đ−ợc sử dụng rộng rãi thực tế Ưu điểm bật là: cấu tạo đơn giản, làm việc tin cậy, vốn đầu t− ít, giá thành hạ, trọng l−ợng, kích th−ớc nhỏ dùng cơng suất định mức so với động chiều

Sư dơng trùc tiÕp l−íi ®iƯn xoay chiỊu pha…

Tuy nhiên, việc điều chỉnh tốc độ khống chế trình q độ khó khăn hơn, động ĐK lồng sóc có tiêu khởi động xấu, (dịng khởi động lớn, mômen khởi động nhỏ)

Trong thời gian gần đây, phát triển công nghiệp chế tạo bán dẫn công suất kỹ thuật điện tin học, động ĐK đ−ợc khai thác −u điểm chúng Nó trở thành hệ truyền động cạnh tranh có hiệu so với hệ Thyristor - Động điện chiều

Qua ph−ơng trình đặc tính động ĐK:

th th

th

th th

as s s s

s

) as I ( M M

+ +

+

= (4-16)

Trong đó:

2 nm ' th

X R

R s

+ ±

= Σ (4-17)

Vµ: ( )

2 nm 1 o

2 f th

X R R

U M

+ ± ω ±

= (4-18)

2 nm ' th

X R

R s

+ ±

= Σ (4-19)

Trang 138

Qua biểu thức (4-16), (4-17), (4-18), (4-19) ta thấy dùng biến đổi: xung điện trở mạch rôto, điều áp xoay chiều stato, biến tần mạch stato, thì thay đổi đ−ợc sth, Mth điều chỉnh đ−ợc tốc độ động ĐK

4.2.2 Phơng pháp xung điện trở mạch rôto:

~ R

R0

3/4R0 §K

R0

a) b)

Hình 4-9: a, b) Sơ đồ đặc tính điều chỉnh xung Rrôto đ/c ĐK

c, d) Các đặc tính điều chỉnh xung điện trở rơto ĐK u r

C CL L R0

T1 T2 Lc Dc

1/2R0 R0

1/4R0 t

t Id

t® tn t tck = T

ω ω

ω0 ρ = ω0 ρ = ρ =

ρ = M M

Trang 139

Trên hình 4-9 trình bày nguyên lý điều chỉnh trơn điện trở mạch rôto phơng pháp xung Điện áp ur đợc điều chỉnh cầu chỉnh lu điôt CL, qua điện kháng lọc L, cấp vào mạch ®iỊu chØnh gåm ®iƯn trë Ro nèi song song víi khãa b¸n dÉn T1

Khóa T1 đ−ợc điều khiển đóng ngắt cách chu kì Hoạt động khóa T1 t−ơng tự nh− mạch điều chỉnh xung áp chiều Khi khóa T1 đóng điện trở Ro bị ngắn mạch (bị loại khỏi mạch), dịng rơto tăng lên, T1 ngắt, điện trở Ro đ−ợc đ−a vào mạch, dịng rơto giảm xuống Với chu kì đóng-ngắt định (T = const), ta có giá trị điện trở t−ơng đ−ơng (Rtđ) mạch rơto Hình 4-9b: thời gian đóng tđ = T - tn , điều chỉnh trơn tỷ số chu kì = (tđ/T), ta điều chỉnh trơn đ−ợc giá trị giá trị điện trở mạch rôto:

Rtđ = (1- ).Ro (4-20) Điện trở Rtđ mạch chiều đ−ợc tính đổi mạch xoay chiều pha rôto theo qui tắc bảo tồn cơng suất Tổn hao mạch rơto nối theo sơ đồ hình 3-9a là:

∆P=Id2(2R2 +Rtđ) (4-21) Và hao tổn mạch rôto nối theo sơ đồ hình 3-6a là: ∆P=3I22(R2 +R2f) (4-22) Cơ sở để tính đổi tổn hao cơng suất nh nhau, nên:

Id2(2R2+Rtđ)=3I22(R2 +R2f) (4-23) Với sơ đồ chỉnh l−u cầu pha thì: 2, nên:

2

d 1,5I

I =

2 R ) ( R

R tđ o

f

γ − =

= (4-24)

Khi có điện trở tính đổi dễ dàng dựng đ−ợc đặc tính theo ph−ơng pháp thơng th−ờng, họ đặc tính quét kín phần mặt phẳng giới hạn đặc tính tự nhiên đặc tính có điện trở phụ R2f = Ro/2 nh− hình 4-9c

Trang 140

Để mở rộng phạm vi điều chỉnh mơmen mắc nối tiếp điện trở Ro với tụ điện có điện dung đủ lớn (hình 4-9d) Việc xây dựng mạch phản hồi điều chỉnh tốc độ dịng điện rơto đ−ợc tiến hành t−ơng tự hệ điều chỉnh điện áp

4.2.3 Điều chỉnh tốc độ ĐK điều áp xoay chiều stato (us):

Mômen động ĐK tỉ lệ với bình ph−ơng điện áp stato, nên điều chỉnh mômen tốc độ động ĐK cách thay đổi điện áp stato giữ tần số không đổi nhờ biến đổi điện áp xoay chiều (ĐAXC) nh− hình 4-10:

NÕu coi bé §AXC lµ nguån lÝ t−ëng (Zb = 0), ub ≠ uđm mômen tới hạn Mth.u tỉ lệ với bình phơng điện áp, sth.u = const:

⎪ ⎭ ⎪ ⎬ ⎫ =

=

= ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ =

const s

s

u M u

u M M

gh th th.u

2 * b th

1 b gh th u

th (4-25)

Hình 4-10: a) Sơ đồ điều chỉnh tốc độ đ/c ĐK ustato

b) Các đặc tính điều chỉnh ustato đ/c ĐK

ω

~ ul, fl TN, u®m, R2f = Sth.TN

ω0

Sth.gh

ub1 < u®m

Mc(ω)

0 Mth2 Mth1 Mth M

b)

TN

đ/tGH, uđm, R2f

ĐAXC

ub2 < ub1 f1, ub

§K R2f

Trang 141

Để cải thiện dạng đặc tính điều chỉnh giảm bớt mức phát nóng động cơ, ng−ời ta mắc thêm điện trở R2f (hình 4-10) Khi đó, điện áp đặt vào stato định mức (ub = u1) ta đ−ợc đặc tính mềm đặc tính tự nhiên, gọi đặc tính giới hạn

Râ rµng lµ:

2 f 2 th gh th

R R R s

s = + ; Mth.gh = Mth (4-26) Trong đó: Mth.gh, sth.gh mơmen hệ số tr−ợt tới hạn đặc tính giới hạn (đ/tGH)

Mth, sth mômen hệ số tr−ợt tới hạn đặc tính tự nhiên Dựa vào đặc tính giới hạn Mgh(s), ω = const, ta suy đặc tính điều chỉnh ứng với giá trị ub cho tr−ớc nhờ quan hệ:

gh u * u

* b * u

M M M ; u

M = = (4-27)

Đặc tính điều chỉnh tr−ờng hợp nh− hình 4-10b Phơng pháp điều chỉnh điện áp thích hợp với truyền động mà mơmen tải hàm tăng theo tốc độ nh−: máy bơm, quạt gió, … Có thể dùng máy biến áp tự ngẫu, điện kháng, biến đổi bán dẫn làm ĐAXC cho động ĐK

4.2.4 Các biến đổi tần số - điện áp:

Thông th−ờng điều chỉnh tốc độ cách tháy đổi tần số, ng−ời ta kết hợp thay đổi điện áp stato cho hệ số tải mômen động λ = const, phụ thuộc loại phụ tải khác ta xác định đ−ợc quan hệ thay đổi điện áp tần số theo công thức:

const

f u

2 q 1

1 = ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝

⎛ + ; (víi q = -1, 0, 1, 2) (4-28)

Hay: ⎟⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ +

=

q * * f

u ;(víi q = -1, 0, 1, 2) (4-29)

Trang 142

Hình 4-11 có khối chức năng: nguồn xoay chiều có u1.đm, f1.đm qua chỉnh l−u (CL) biến đổi thành điện áp chiều Uđ cấp cho biến tần: Bộ nghịch l−u áp ba pha (NL) gồm thyristor (T1ữT6) cầu chỉnh l−u ng−ợc (CLng) gồm (D1ữD6) để hoàn trả l−ợng phản kháng Điện áp đầu BT (u1) có dạng “sin chữ nhật” tần số f1, đặt lên stato động ĐK cần điều chỉnh tốc độ ω

Muốn điều chỉnh tần số f1 đặt vào stato để điều chỉnh tốc độ động ĐK, thay đổi điện áp điều khiển Uđk.f biến tần áp Còn muốn điều chỉnh điện áp u1 đặt vào stato theo qui luật (4-29), thay đổi điện áp điều khiển Uđk.u chỉnh l−u

* Các đặc điểm việc điều chỉnh tần số:

Điều chỉnh tốc độ động ĐK cách biến đổi điện áp tần số đầu nối stato ph−ơng pháp đ−ợc ý có nhiều triển vọng

Bằng ph−ơng pháp điều chỉnh này, ta nhận đ−ợc đặc tính ứng Khi tổn thất cơng suất khơng lớn Thực vậy, từ biểu thức:

∆P2®iƯn = Mωos (4-30) CL

~ u1®m f1®m

U®k.u

Ld Biến tần nguồn áp

Id

D1 D3 D5 T1 T3 T5

f1, u1 Ud Co §K

T4 T6 T2 D4 D6 D2

ω CLng NL

U®k.f

Trang 143

Ta thấy, coi động làm việc đoạn đờng thẳng đặc tính điều chỉnh tần số s có trị số nhỏ, nên ∆P2điên nhỏ Khi s dụng biến tần thích hợp, ta điều chỉnh đợc tốc độ với độ trơn tùy ý

Quan trọng u điểm đợc thể với điều chỉnh động không đồng lồng sóc loại động đơn giản, chắn rẻ tiền

Nh−ợc điểm chủ yếu hệ thống truyền động điện biến tần t−ơng đối phức tạp đắt tiền Vì hạn chế phạm vi ứng dụng truyền động điện có điều khiển tần số Nh−ng −u điểm chúng Nếu tạo đ−ợc biến tần với mức độ phức tạp giá thành vừa phải, truyền động điện điều khiển tần số dùng động ĐK lồng sóc đ−ợc ứng dụng rộng rãi sản xuất sinh hoạt

4.2.5 Điều chỉnh tốc độ động ĐK sơ đồ nối tầng: 4.2.5.1 Sơ đồ nối tầng điện cơ:

Sơ đồ nguyên lý :

Trang 144

Trong sơ đồ hình 4-12, động ĐK đ−ợc điều chỉnh tốc độ S.đ.đ E2 đ−ợc chỉnh l−u thành s.đ.đ chiều E2dcó biểu thức:

E2d = Ku.E2 = Ku.E2nm.s (4-31) Trong đó:

Ku = 2,34 - hƯ sè cđa chØnh l−u cầu ba pha E2nm - s.đ.đ ngắn mạch rôto (giá trị pha)

S.. ny c ni vo phần ứng động điện chiều ĐMđl đóng vai trị thiết bị biến đổi (TBBĐ) nh− hình 4-12 Động nhận l−ợng tr−ợt từ chỉnh l−u d−ới dạng điện chiều, biến đổi thành trục Trục đ−ợc nối đ−ợc nối chung với trục động ĐK, truyền phần l−ợng tr−ợt trục động máy sản xuất S.đ.đ phần ứng ĐMđl nh− biết, phụ thuộc vào tốc độ từ thơng nó:

Ebđ = KΦω = K.a.Ikt.ω (4-32) Trong đó, từ thơng phụ thuộc dịng kích từ:

Φ = a.Ikt

Dòng điện phần ứng động Id = I− tỷ lệ với dịng điện rơto

I2 đ−ợc xác định theo s.đ.đ mạch:

~

ĐMđl (TBBĐ)

Máy SX +

Ebđ

Σ − = =

R E E I K

I d2 bđ

i

d (4-33)

ω

Trong đó: RΣ - điện trở tổng mạch CL - ĐMđl : RΣ = RCL + Rbđ

Giả sử động làm việc điểm xác lập với tốc độ ω, độ tr−ợt s dòng điện I2 xác lập, ta thay đổi dòng kích từ ĐMđl , s.đ.đ Ebđ thay đổi (xem biểu thức 4-29), dòng điện I2 thay đổi theo biểu thức (4-33), mơmen động thay đổi, hệ chuyển sang làm việc điểm xác lập với tốc độ làm việc khác Đó nguyên tắc điều chỉnh tốc độ tng in c

ĐK Ikt

Rđch Id, (I)

E2 I2

-

+ E2d CL

-

Trang 145 4.2.5.2 Sơ đồ nối tầng điện:

Sơ đồ nguyên lý :

Hình 4-13 giới thiệu sơ đồ nguyên lý hệ điều chỉnh nối tầng điện Trong này, l−ợng tr−ợt mạch rôto động ĐK (đ−ợc biểu thị thông số s.đ.đ xoay chiều E2, dòng xoay chiều I2 tần số mạch rôto f2 = f1.s) đ−ợc chỉnh l−u thành dạng chiều (với thông số E2d , Id) nhờ cầu diot CL đ−ợc truyền vào nghịch l−u NL (với chức thiết bị biến đổi hình 4-12) Với nghịch l−u này, việc chuyển mạch thyristor đ−ợc thực nhờ điện áp l−ới (ul), l−ợng tr−ợt dạng chiều đ−ợc biến đổi thành xoay chiều có tần số điện áp l−ới, cuối qua máy biến áp BA, l−ợng tr−ợt đ−ợc trả l−ới điện

Trong sơ đồ nối tầng điện hình 4-13, dịng điện rơto I2 động ĐK dịng điện mạch chiều Id đ−ợc xác định theo biểu thức (4-33), Ebđ s.đ.đ nghịch l−u có dạng:

Eb® = ENL = Ud0cos (4-34)

Trang 146

Trong đó: α góc mở thyristor (α > π/2)

= π - α góc mở chậm thyristor trạng thái nghịch lu Ud0 điện áp lớn nghịch lu với trờng hợp = 0; Ud0 = 2,34U2ba Với U2ba điện áp pha thứ cấp m¸y biÕn ¸p BA

Từ biểu thức (4-33) (4-34) ta thấy, thay đổi góc mở α van nghịch l−u (từ π/2 đến ≈π) t−ơng ứng với thay đổi s.đ.đ nghịch l−u Ebđ (từ đến ≈ Ud0), dịng điện Id I2 thay đổi, nhờ mơmen tốc độ động đ−ợc điều chỉnh

Câu hỏi ôn tập

1 Lm th để thay đổi đảo chiều đ−ợc tốc độ động ph−ơng pháp điều chỉnh dùng hệ thống “Máy phát - Động điện chiều” ?

2 Làm để thay đổi đ−ợc điện áp chỉnh l−u ? Đặc điểm ph−ơng pháp điều chỉnh tốc độ dùng hệ “Chỉnh l−u - Động điện chiều không đảo chiều” ? Các ph−ơng pháp điều khiển chỉnh l−u hệ truyền động T - Đ có đảo chiều ? Cách phối hợp góc điều khiển ph−ơng pháp điều khiển chỉnh l−u ?

3 Làm để thay đổi tốc độ động ph−ơng pháp điều chỉnh dùng hệ thống “Băm điện áp - Động điện chiều” ?

4 Phân tích ph−ơng pháp điều chỉnh tốc độ động không đồng cách dùng băm điện trở mạch rôto ? So sánh tiêu chất l−ợng với ph−ơng pháp điều chỉnh tốc độ động ĐK cách dùng cấp điện trở phụ mạch rơto ?

5 Phân tích ph−ơng pháp điều chỉnh tốc độ động ĐK cách thay đổi tần số dòng điện stato (hệ :BT - ĐK) ? Tại thay đổi tần số ng−ời ta th−ờng kết hợp điều chỉnh điện áp stato ?

5 Phân tích ph−ơng pháp điều chỉnh tốc độ động ĐK hệ “nối tầng điện cơ” “nối tầng điện” ? Ưu, nh−ợc điểm ph−ơng pháp ?

~ ul

Máy SX

BA ĐK

U2ba E2 I2

Id Eb®

CL

+ + ……

NL E2d

KL

CHƯƠNG

QUá TRìNH QUá §é TRUN §éNG §IƯN

§5.1 kh¸i niƯm chung

+ Quá trình độ truyền động điện (QTQĐ TĐĐ) trình làm việc hệ thống TĐĐ chuyển từ trạng thái xác lập sang trạng thái xác lập khác, đại l−ợng đặc tr−ng cho hệ thống TĐĐ (I, M, ω, ) thay đổi theo thời gian

+ Dựa vào đặc tính I(t), M(t), ω(t), n(t) ta xác định đ−ợc thời gian tính chất diễn biến QTQĐ t−ơng ứng với chế độ công nghệ máy; từ đánh giá đ−ợc mơmen cho phép, gia tốc dòng điện QTQĐ, nh− biết đ−ợc mức độ tải động cơ, từ mà chọn cơng suất động khí cụ, thiết b iu khin cho phự hp

+ Nguyên nhân có QTQĐ là:

Nguyờn nhõn khỏch quan: tác động ngẫu nhiên (nhiễu loạn) nh−: m−a, bảo, sét đánh, nhiệt độ thay đổi, điện áp, tần số l−ới thay đổi, phụ tải thay đỏi bất th−ờng

Nguyên nhân chủ quan: ng−ời điều khiển tác động điều khiển chế độ làm việc khác hệ thống

TĐĐ theo yêu cầu công nghệ nh−: thay đổi tốc độ, khởi động,

hãm, đảo chiều , phần tử, thiết bị có qn tính qn tính điện từ nờn cú QTQ

+ Hệ thống TĐĐ có phần tử điện + cơ nên luôn

tn phần tử tích luỹ l−ợng, mà có qn tính Qn tính điện từ: đặc tr−ng số thời gian điện từ Tđt = LR, phần tử tích luỹ l−ợng điện từ nh− điện cảm L, tụ điện C

Trang 148

Quán tính cơ: đặc tr−ng số thời gian Tc =Jβ, khâu tích luỹ động nh− mơmen qn tính J khối l−ợng quán tính m (β độ cứng đặc tính cơ)

Quán tính nhiệt: đ−ợc đặc tr−ng số thời gian nhiệt Tn = CA, phần tử tích luỹ nhiệt nh− nhiệt dung (C nhiệt dung, A hệ số toả nhiệt)

Th−êng Tn rÊt lín nªn ta bá qua xét QTQĐ, QTQĐ

cú th ó kt thúc mà q trình thay đổi nhiệt cịn, coi nh− không ảnh h−ởng đến QTQĐ xét

Tđt xét đến điện cảm L lớn, lúc qn tính điện

tõ t−¬ng đơng với quán tính

Còn Tđt << Tc bỏ qua quán tính điện từ

Tc ln ln xét đến, phần tử th−ờng có J, m tng

i ln

+ Khảo sát QTQĐ xây dựng đợc quan hệ

đại l−ợng cơ, điện (n, ω, I, M ) theo thời gian (t) Từ tính đ−ợc thời gian QTQĐ

Nh− đánh giá đ−ợc suất máy cần thiết tìm biện pháp giảm thời gian độ để tăng suất máy

Hoặc từ tính đ−ợc gia tốc, lực điện động hạn chế không cho v−ợt trị số cho phép

Đồng thời tính đ−ợc phát nóng động theo dịng xác lập dịng q độ, từ tìm biện pháp khắc phục chọn công suất động cho phù hợp

Sau khảo sát số trình độ (QTQĐ) th−ờng xảy hệ thống truyền động điện (TĐĐ) chủ yếu xét đến số Tc Tđt

Đ5.2 trình độ học

Unguồn = const Mđộng(ω) tuyến tính:

5.2.1 Phơng trình tổng quát:

+ Kho sỏt QTQ xét đến quán tính (∃Tc) bỏ qua

quán tính điện từ Tđt - gọi tắt QTQĐ học

+ Kho sỏt QTQ c hc với điều kiện điện áp nguồn số (Unguồn = const), mơmen động Mđộng(ω) tuyến tính

tr−ờng hợp đơn giản nhất, coi hệ thuộc loại mẫu học đơn khối, nhiên lại hay gặp, với dạng đặc tính M(ω), Mc(ω) tuyến tính (hình 5-1a), áp dụng

cho động có M(ω) phi tuyến, nh−ng phạm vi xét M(ω) gần tuyến tính (hình 5-1b), M(ω) Mc(ω) phi

tuyến nh−ng có dạng gần giống nhau, nh− có Mđộng(ω) gần tuyến tính (hỡnh 5-1c)

+ Các giả thuyết cho trớc:

M() Mc() tuyến tính, Mđg() lµ tuyÕn tÝnh;

J = const; Ung = const; ví dụ nh− hình 5-1a, b; theo đó, QTQĐ

đợc mô tả hệ phơng trình: Trang 150

M M M J d

dt

M M

M M

dM d

M M

dM d

M M

dg c

n

c co c

n xl

xl

c

c xl co

xl

= − = = −

= +

= = −

= = −

⎫

⎬ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎪

⎭ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ω βω

β ω β

ω ω

β

ω ω

(5-1)

Rót ra:

(Mn - βω) -(Mco - βcω) = J d

dt

ω

M M J d

dt

n co

c c

−

+ = + ⋅ +

β β β β

ω ω

ω ω ω

Mc(ω) M(ω) Mc(ω)

M(ω)

M(ω) ω

xl Ta cã:

T d

dt

c⋅ + = xl

ω

ω ω (5-2)

Trong đó:

H»ng sè thêi gian c¬ häc: Tc J c

= +

β β (sec); (5-3)

Tốc độ xác lập: ω

β β

xl

n co

c

M M

= −

+ (rad/sec); (5-4)

Nếu đặt:

Mo = Mn - Mco ; β®g = β + βc;

Trang 151 Mc(ω)

ωxl

Mco Mxl Mn M

M®g

M®g

M®g

Mn Mco M Mco Mn Mxl M ωxl (ωxl,Mxl)

Thì: Mđg = Mo - đg ; đg = Mo / xl ;

Và: Tc = J/β®g; (5-3a)

ωxl = Mo / đg ; (5-4a)

Nghiệm phơng trình không nhÊt (5-2) lµ: ω = ωxl + c e

t Tc

−/ (5-5)

Theo điều kiện ban đầu: ω = ωbđ t = 0, đó:

c = ωb® - ωxl VËy ta cã:

ω(t) = ωxl + (ωb® - ωxl).e (5-6) t Tc

−/ Theo giả thiết: M nên:

M = Mxl +(Mb® - Mxl).e (5-7) t Tc

−/

Tc số thời gian học, đặc tr−ng cho nhịp độ

biến thiên mơmen tốc độ động QTQĐ

Có thể coi Tc thời gian tăng tốc động từ trạng thái

đứng im đến tốc độ xác lập Mđg.bđ = const QTQĐ

Với giả thiết (5-6) (5-7) có tính chất vạn Chúng với QTQĐ khác (khởi động, hãm, thay đổi tốc độ, đảo chiều ) M(ω) Mc(ω) tuyến tính

Tuỳ tr−ờng hợp cụ thể mà thay giá trị t−ơng ứng đại l−ợng ωbđ, ωxl, Mbđ, Mxl, Tc vào (5-6) (5-7)

Ví dụ Mc(ω) = const βc = 0, đó:

T J J

M

M M M

c

xl

n co

o c

= =

= − = −

⎫ ⎬ ⎪⎪ ⎭ ⎪ ⎪ β

ω

β ω β

∆ω ∆

(5-8)

Trang 152

Các ph−ơng trình (5-6), (5-7) cho thấy: ω(t) M(t) có dạng hàm mũ Đặc điểm hàm mũ đạo hàm theo thời

gian giảm đơn điệu, nghĩa dM/dt dω/dt sau mt

khoảng thời gian t = Tc chúng giảm e 2,718 lần:

M t T M t

t T t

e

e

c c

t T T

t T

c c c •

•

• •

−+ + +

= + = =

( )

( )

( )

( )

ω ω

1

(5-9) Tại thời điểm ban đầu, đạo hàm có giá trị cực đại:

M M M

T M T

xl bd

c

o

xl bd

c

•

•

= −

= = −

⎫ ⎬ ⎪⎪ ⎭ ⎪ ⎪ ( )

( ) 0

0

ε ω ω

(5-10)

Vì oTc = (xl - bđ) nên đờng tiếp tuyến với (t) thời

điểm ban đầu cắt đờng thẳng = xl = const điểm cách trục

tung mt khong ỳng Tc (hình 5-3)

ω M, I

Mn Tc

Khi bđ = thì:

ω = ωxl(1 - e-t/Tc)

Trang 153

ωxl

ωb® =

Mb®

36,8% 13,5% 5% 95% %

% 85

ω(t)

63,2 100%

M(t)

5%

to t=Tc 2Tc 3Tc t

Tc khoảng thời gian cần thiết để tốc độ tăng từ:

ωbđ = lên đến ω = 0,632ωxl

ω = 0,632ωxl lên đến ω = 0,85ωxl

ω = 0,85ωxl lên đến ω = 0,95ωxl

Và M(t) diễn biến tơng tự (t)

Về lý thuyết tqđ = , nhng thực tế tqđ 3Tc (xem nh

kết thúc QTQĐ, sai sè 5% cã thÓ chÊp nhËn)

Khi giải ph−ơng trình (5-6) (5-7) có nghiệm làm cho QTQĐ ổn định không ổn định, không dao động dao động:

Các ph−ơng trình M(ω), Mc(ω) liên tục,

nÕu M(), Mc() không liên tục QTQĐ phải tính riêng cho

từng đoạn liên tục Sau điêmt đột biến mômen, ta phải thay giá trị ωbđ, ωxl, Mbđ, Mxl Tc vào biểu thức

(5-6), (5-7)

*Có thể ứng dụng: Mđộng(ω) tuyến tính đối với:

+ Động ĐMđl, ĐKdq thay đổi phụ tải với Mc≡ω

+ Động ĐMđl, ĐMnt, ĐK hÃm: Mc = const, Mc≡ω

+ Động ĐKls khởi động trực tiếp với phụ tải kiểu

qu¹t giã Mc≡ω2

Trang 154

5.2.2 Quá trình độ học khởi động: 5.2.2.1 Xét QTQĐ học khởi động

víi M(ω) tuyÕn tÝnh, Mc(ω) = const: ω

Trang 155

ω ω ω

ωxl ωxl ωxl

ơđ.qn tính ơđ.dao động không ôđ dđ

t t t Hình 5-4: Các QTQĐ ổn định, khơng ổn định, dao động

Hình 5-5: Các sơ đồ, đặc tính khởi động ĐMđl, ĐMnt, ĐK

CKT

+ - ω XL

XL

2G 1G +

¦

R−f2 R−f1

-

TN

ω2 d e

d

ω1 b c

c a)

+

¦ CKT

2G 1G R−f2 R−f1

- b)

§ 2G 2G

1G 1G R2f2

R2f1 c)

0 Mc M2 M1 M

TN

d e

b c

d c

a

ω

ω2 ω1

XL

0 Mc M2 M1 M

a

ωXL

~ ω

XL TN e

ω2 d

d c

ω1

b c

a

Để đơn giản, ta xét QTQĐ khởi động cấp điện trở phụ mạch rơto động điện chiều kích từ độc lập (hình 5-5a) khởi động m = cấp: có 3 giai đoạn QTQĐ khởi động:

* Giai đoạn 1: đoạn (ab) ⇒ đặc tính c:

Trên đó: R−f = R−f1 + R−f2 ⇒ R1 = R− + R−f1 + R−f2

Theo đặc tính c:β1

2

1

= (K ) R

Φ

⇒ β

ω

1

1 2

1

= (M −M ) ⇒

T J RJ

K

J K

R R R

c

u uf uf

1

1 1

2

2

1 2

= = =

+ +

β

( )

( )

( )

Φ

Φ

(sec); (5-11a)

Điều kiện ban đầu: điểm (a): bđ1 = ; Mbđ1 = M1 ;

Điều kiện xác lập:

ωxl1 = xác định theo đặc tính ; Mxl1 = Mc ;

Theo điều kiện phơng trình (5-6), (5-7) ta có phơng trình QTQĐ giai đoạn này:

Trang 156

ω ω= xl − − (5-12a)

t T

e c

1 (1 1) /

M Mc M Mc e (5-13a)

t Tc = +( − ). −/

1 1

Khi ω = ω1 : tÝnh theo (5-13a) t = t1 ; M = M2 th× chun

sang giai đoạn 2:

* Giai on 2: on (bcd) ⇒ đặc tính d: Trên đó: R−f = R−f2 ⇒ R2 = R− + R−f2

Theo đặc tính d:β2

2

2

= (K ) R

Φ

⇒ β

ω ω

2

1 2 ⇒

1 2

= −

− (M M )

T J RJ

K

J K R R

c

u uf

2

2 2

2

2

2

= = =

+ β

( )

( )

( )

Φ

Φ

(sec); (5-11b)

Điều kiện ban đầu: điểm (c): bđ2 = ; Mbđ2 = M1 ;

Điều kiện x¸c lËp:

ωxl2 = xác định theo đặc tính ; Mxl2 = Mc ;

Theo c¸c điều kiện phơng trình (5-6), (5-7) ta có phơng trình QTQĐ giai đoạn này:

ω ω= xl + ω −ωxl e−t Tc ) (5-12b)

2 ( 1 2). 2

/

M=Mc+(M −Mc).e−t T/ c (5-13b)

1 2

Khi ω = ω2 : tÝnh theo (5-13b) t = t2 ; M = M2 th× chun

sang giai đoạn 3:

* Giai on 3: on (deXL) ⇒ đặc tính TN: Trên đó: R−f = ⇒ R3 = R− = R−∑

Trang 157 Hình - 6: Các đặc tính khởi động với m =

ω I

I1 ωXL

I2

Ic

ω(t) I(t)

ω

XL

Tc1 Tc2 Tc3 t1 t2 t3

tq® =tk®

t

TN

d e

b c

d c

a

ωxl2 ω2 ω

xl1 ω1

0 Mc M2 M1 M

Theo đặc tính TN: β3 β

2

= TN =

u

K R ( Φ)

⇒

T J RJ

K

J K R

c

TN u u

3

2

2

= = =

β

( )

( ) Φ

Φ

(sec); (5-11c)

Điều kiện ban đầu: điểm (e): bđ3 = ; Mbđ3 = M1 ;

Điều kiện xác lËp:

ωxl3 = ωxl ; Mxl3 = Mc ;

Theo điều kiện phơng trình (5-6), (5-7) ta có phơng trình QTQĐ giai đoạn nµy:

ω ω= xl +(ω −ωxl).e−t T/c ) (5-12c)

2 3

M=Mc+(M −Mc).e−t T/c (5-13c)

1 3

Khi ω≈ωxl ; M ≈ Mc xem nh− kết thúc QTQĐ khởi động

Dựa vào phơng trình QTQĐ (t)i; M(t)i

giai đoạn ta vẽ đ−ợc đặc tính ω(t); M(t) khởi động với m = nh− hình 5-6

5.2.2.2 Tính thời gian khởi động:

TÝnh: tk® = tq® = t1 + t2 + t3

Có m cấp khởi động có (m + 1) giai đoạn QTQĐ khởi động, từ ph−p−ng trình M(t) ta tính đ−ợc:

t T M M

M M

i ci

c c

= −

−

.ln 1 2

(5-14)

VËy: t t t T M M

M M

kd qd i ci

c c i

m

= = = −

− ∑

= +

Σ ln 1 2 1

1

(5-15) Trang 158

* Xây dựng I(t): + Đối với ĐMđl: I t

M t K ( )= ( )

Φ ; (5-16) ⇒ t−¬ng tù M(t)

+ Đối với ĐKdq: từ M(t), đặc tính M(ω), I(ω), tính đ−ợc ti

t−ơng ứng Mi, suy Ii(Mi), cuối ta có Ii(ti) vẽ I(t) 5.2.3 Quá trình độ học hãm:

5.2.3.1 Xét QTQĐ học hÃm ngợc:

Trang 159 +

¦

R−f

-+ CKT -

a)

ω ωo

B A TN

M1 M2 Mc M

R−f

ωb®

C

Hình 5-7: Các sơ đồ, đặc tính hãm ng−ợc ĐMđl, ĐMnt, ĐK

+ ¦

R−f

-CKT b)

ω

B A TN

M1 M2 Mc M

R−f

ωb®

C

§ R2f

c)

ω

A

B

TN R2f

M1 M2 Mc M

C

Hãm ng−ợc, động điện chiều (ĐM) thay đổi cực tính điện áp phần ứng, cịn động khơng đồng pha (ĐK) thay đổi thứ tự pha điện áp stato, dịng hãm ban đầu lớn nên cần phải thêm điện trở phụ (R−f, R2f) hn ch dũng hóm

không đợc vợt dòng cho phép (Ih.bđ Icp)

Cng nh tính tốn q trình khởi động, q trình hãm đặc tính phi tuyến nh− ĐMnt hay ĐKdq

đ−ợc thay đoạn đặ tính tuyến tính hố từ -M1 đến -M2

nh− hình 4-8a Phơng trình đoạn thẳng có dạng: = - bđ.

M M

M M

+

− 2

1 2

(5-17)

Mơmen hãm ban đầu có giá trị cực đại: Mh.bđ = - M1 ≤ Mcp

(M1 2,5Mđm) Khi biết giá trị dòng điện cho phÐp, ta cã thĨ x¸c

định đ−ợc điện trở phụ thêm vào để hạn chế dòng hãm ban đầu:

R−f =

U E I

bd cp

+

- Ru (5-18)

Trang 160

Trong đó: Ebđ s.đ.đ ban đầu ca ng c hóm

Đối với ĐMđl, thời điểm ban đầu trình hÃm, s.đ.đ E

vẫn giữ ngun giá trị tr−ớc đó:

Eb® = U - Ic.R (5-19a)

Đối với ĐMnt, thời điểm ban đầu trình hÃm, dòng

in phần ứng từ thông thay đổi đồng thời, lúc đó:

Eb® = KΦ(Icp).ωb® (5-19b)

Trị số KΦ(Icp) đ−ợc xác định từ ph−ơng trình cân điện áp phần ứng với I = Icp đặc tính tự nhiên:

KΦ(Icp) =

U Icp Ru

tn

− .

ω 1 (5-20)

ω ω M,I

(sc)

ωb®

ωbđ (stn1) Trong đó: ω

tn1 tốc độ đặc tính tự nhiên I = Icp ω(t)

Do đó:

Eb® = (U - Icp.R−).

ω ω

bd tn1

(5-21)

+ Điểm cuối trình hãm đ−ợc xác định giá trị M2

(hoặc I2) ω = Đối với ĐMnt, M2 đ−ợc xác nh nh tr s

dòng điện tơng ứng:

I2 =

U Ru+Ruf

(5-22)

Theo giá trị I2 đặc tính vạn ĐMnt:

E M

I K

ω = = Φ (5-23)

Ta xác định đ−ợc: M2 = I2.

M I

2 2

(5-24)

Trang 161

ωe1

e c c d

Tc

d

e M

c

t

-M2 Mc

Mh.b®=-M1 M1 M t hn

-M2

M(t) a)

ωxl

Mh.b® =-M1

b)

ωxl= Tc

Đối với động ĐK, điện trở phụ mạch rôto đ−ợc xác định từ quan hệ tỉ lệ độ tr−ợt điện trở M1 = const:

s

s

R R

R bd

tn

f 1

2 2

2

= + (5-25)

Trong đó: sbđ = (2 - sc) độ tr−ợt ban đầu hãm sc độ tr−ợt trạng thái xác lập tr−ớc hãm

stn1 độ tr−ợt đặc tính tự nhiên M1 = const

Khi đó:

R s

s R

f c

tn 2

1

2 2

1

=⎛ − −

⎝

⎜ ⎞

⎠

⎟ (5-26)

+ Đối với động ĐK, mômen M2 ω = (s = 1) đ−ợc

xác định theo công thức:

M M

s s t t btr

t btr 2

2 1 =

+ .

.

(5-27)

Trong đó: st.btr - hệ số tr−ợt tới hạn đặc tính biến trở:

s s R R

R t btr t

f . = .tn⋅

+

2 2

2

(5-28)

st.tn độ tr−ợt tới hạn đặc tính tự nhiên

Trong trình hãm, biến thiên tốc độ mơmen đ−ợc xác định theo cơng thức (5-6), (5-7) Vì từ (5-17):

ωxl = - ωb®

M M

M M

c+ −

2

1 2

(5-29)

ω ω= + ω

− ⋅ − ⋅

+ −

−

bd t T bd c

M M

M M e

M M

M M

c

1 2

1 2

2

1 2

/ (5-30)

M= −(M +Mc)⋅e−t T/ c +Mc (5-31) 1

Trang 162

Trong đó: T J

M JM M

c = = −bd

∆ω ∆

ω

1 2

; (5-32) lµ h»ng sè thêi gian c¬ häc h·m

+ Thời gian hãm xác định:

t T M M

M M

tn c c

c

= +

+

ln 1

2

(5-32)

Trên hình 5-8b trình bày đồ thị tốc độ, mômen thời gian hãm Cuối trình hãm (ω ≈ 0) gia tốc khác khơng Do muốn dừng động lúc ta phải cắt động khỏi l−ới

5.2.3.2 Xét QTQĐ học hãm động năng:

Có thể coi q trình hãm động tr−ờng hợp riêng trình hãm ng−ợc M2 = (I2 =0) lúc ω = Vì

khảo sát t−ơng tự hãm ng−ợc ta đ−ợc kết t−ơng tự hãm ng−ợc nh−ng với điều kiện cuối là: M2 = (I2 = 0) ω = 5.2.4 Quá trình độ học Mc(t) biến đổi nhảy cấp:

Các trơng hợp ta xét với Mc(t) liên tơc Nh−ng thùc

tÕ cê Mc(t) thay ®ưi, tín hiuớng gp Mc(t) thay kiểu

nhy cp (đột biến) chu kỳ nh−: máy bào, máy đột dập * Một chu kỳ đơn giản

Mc(t) gồm có giai đoạn:

Mc

Mc1

Mc2

t t1 t2

tck

H×nh 4-9: Chu kỳ Mc(t) + Một giai đoạn có tải:

tơng ứng Mc1, t1

+ Một giai đoạn không tải: tơng ứng Mco, t2

Trang 163

Mômen Mc(t) biến đổi chu kỳ M(t) ω(t) thay đổi

chu kỳ Hệ thống TĐĐ làm việc chế độ độ, khảo sát QTQĐ xác định đ−ợc kích th−ớc, trọng l−ợng bánh đà cơng suất động để động chịu tải tốt san bng ph ti

Trong giai đoạn, coi Mc(t) = const, M(ω) tuyÕn tÝnh vµ

Unguån = const, bỏ qua Tđt, (t) M(t) biến thiên theo quy

luËt h·m mò, theo (5-6), (5-7), ta có: Đối với đoạn thứ nhất:

= ωxl1 + (ωb®1 - ωxl1).e−t T/ c (5-33) M = Mc1 + (Mbđ1 - Mc1).et T/c (5-34) Đối với ®o¹n thø hai:

ω = ωxl2 + (ωbđ2 - ωxl2).e−t T/ c (5-35) M = Mc2 + (Mbđ2 - Mc2).e−t T/c (5-36) Mômen tốc độ biến thiên phạm vi từ Mmin = Mbđ1 đến Mmax = Mcc1 ωmin = ωcc1 đến ωmax = ωcc2 Vậy, đoạn thứ thứ hai ta viết M(t1) = Mbđ2 M(t2) = Mcc2 Thay điều kiện vào (4-33) ữ (4-36), ta rút ra:

Mcc1 = Mc1 + (Mb®1 - Mc1).e−t T1/ c = Mb®2 (5-37) Mcc2 = Mc2 + (Mcc1 - Mc2).e−t T2/ c= Mb®1 (5-38) Giải ra, ta có:

Mmin = Mbđ1 =

M e e M e

e

c t T t T c t T

t T

c c c

ck c

1 1 2 1

1

1 2 2

( ). ( )

( )

/ / /

/

− + −

−

− − −

− (5-39)

Mmax = Mcc1 =

M e e M e

e

c t T t T c t T

t T

c c c

ck c

2 1 1 1

1

2 1 1

( ). ( )

( )

/ / /

/

− + −

−

− − −

− (5-40)

Các giá trị ωmax Mmin tìm đ−ợc theo đặc tính

øng víi M = Mmin vµ M = Mmax

Trang 164

Hình - 10 biểu diễn quan hệ mômen động với thời gian Trong đoạn thứ M < Mc1, tốc độ giảm, lúc

động làm việc nhờ động khối l−ợng bánh đà Đến đoạn thứ hai M > Mc2,

mômen d− làm cho tốc độ tăng lên, Mc

Mc1

Mcc1

Mbd1

Mc2 t

t1 t2

tck

Hình 5-10: Chu kỳ Mc(t) tức làm tăng động dự trữ

truyền động điện Do Mmax +

động không thiết phải Mtb

Mc.max, phần chênh lệch bánh

-đà cung cấp Nh− vậy, giảm chu kỳ biến thiên Mc v gi

Tc = const, tăng Tc giữ

tck = const, trị số Mmin

Mmax tiến lại gần nhau, nghÜa lµ

đồ thị mơmen tốc độ động

đ−ợc “nắn thẳng” Th−ờng thêm bánh đà phụ để “nắn thẳng” mơmen Khi: t1/Tc→0 t2/Tc→0thì:

M M M t M t

t

c c

ck

min max

. .

= = 1 1+ 2 2 (5-41)

* Tr−ờng hợp: đồ thị Mc(t) thay đổi nhảy cấp nhiều đoạn:

M

Mc3

Mc1 Mcc3 Mc1

Mc5

Mcc1 M

tb

Mcc5

Mb®1 Mcc2 M

cc6

Mcc4

Mc2 Mc6

Mc4 t

t1 t2 t3 t4 t5 t6

tck

Trang 165

Bằng cách áp dụng liên tiếp công thức (5-39), (5-40) ta xác định đ−ợc giá trị mômen động điểm cuối giai đoạn:

Mcc1 = Mb®1.e−t T1/ c +Mc1(1−e−t T1/c) (5-42)

− +(1 2)/ + ( − −2/ 2 1

Mcc2 = Mb®1.e t t Tc Mc e t Tc) (5-43)

§èi víi ®o¹n thø i bÊt kú:

M M e M e e

M e e

cci bd

t T

c t T

t T

c t T

t T j c i c j c i c j c i = ∑ + − ∑ + − ∑ + ⋅⋅⋅ − − − − − 1 1 2

1 1 2

2 3 1 1 . ( ). ( ). / / + (5-44)

Và đoạn cuối (đoạn thứ m) đặt giá trị mômen động đầu cuối chu kỳ (Mccm = Mbđ1), ta có:

M M

M e e e

bd ccm

ci t T

t t i m t T c ck j i ck c 1 1 1 1 1 1 = = − ∑ ∑ − − − − = − ( / ). / (5-45)

C¸c biĨu thøc (5-44), (5-45) cho phép dùng phơng pháp

gii tớch xỏc định trị số mômen ban đâu cuối tất giai đoạn chu kỳ, nghĩa cho phép vẽ đ−ợc đồ thị biến thiên mômen động

Hằng số thời giai học Tc nhỏ mơmen biến đổi

càng lớn, đồ thị phụ tải biến đổi mãnh liệt, mơmen đẳng trị v−ợt q giá trị trung bình cách đáng kể, làm tăng phát nóng động cơ, Đỉnh cao mơmen (Mmax) không

cho phép khả chịu tải động (Mmax > Mcp)

Muốn san đồ thị mơmen, ta tăng số thời gian học Tc, điều thực cách thêm bánh đà

phụ làm mềm đặc tính động

Trang 166

Đ5.3 trình độ học

Unguồn = const Mđộng(ω) l phi tuyn :

5.3.1 Phơng pháp giải tÝch:

+ Khi khảo sát QTQĐ hệ thống TĐĐ với động điện có đặc tính M(ω) phi tuyến nh− ĐMnt, ĐK, hay cỏc

phụ tải có Mc() đờng cong nh máy bơm, quạt gió, hay

Mc() , lỳc ú Mđộng(ω) khơng cịn tuyến tính nữa, nh− ta

có thể khảo sát QTQĐ hệ thống theo hai phơng pháp:

5.3.1.1 Phơng pháp giải tích:

Phơng pháp đợc áp dụng M() Mc(ω) cã thÓ

biểu diễn hàm giải tích khơng phức tạp q, ví dụ nh− ĐKls biểu diễn M(ω) t−ơng đối xác qua:

M M s s s s t t t o = + − 2 ; ;

s =ωo ω

ω

(5-46)

Ph−ơng trình chuyển động:

2M

s s

s s

M Jd dt J

ds dt

t

t

t c o (5-47)

+

+ = ω = − ω

* Khi Mc(ω) = const:

t J

M

s s s M

M s s s ds o c t t c t t s s bd = ⋅ + − + ∫

ω 2 2

2 2 2 (5-48)

t T

M M s s

M M s s s s s s s s s s s s s s s t t c bd t c t bd bd = − ⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ × × − − − − − − − ⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ( ) . ln ln + 2 2 1 1 2 1 1 2 1 2 2 2 (5-49)

Trong đó: s s M M M M t t c t c 1 2 2 1 , = ± ⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ − ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥

⎥ (5-50) T J

M t

o t

= ω (5-51) * Khi khơng tải Mc(ω) = biểu thức (5-48) đơn giản:

t J

M s s s s ds o t t t s sbd = ⋅ ⎛ + ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ∫ ω 2 2 (5-52) Sau lÊy tÝch ph©n ta cã:

t

T s s s s s

s

t t

bd t

bd = 1 ⎛⎝⎜ − + ⎞⎠⎟

4 2

2 2 2ln (5-53)

Các biểu thức (5-49) (5-53) cho phép xác định đ−ợc quan hệ mômen độ tr−ợt theo thời gian Cho tr−ớc loạt giá trị s, dùng biểu thức (5-47) ta xác định đ−ợc trị số t−ơng ứng M; theo (5-49) ta xác định đ−ợc giá trị t

Hình 5-12 giới thiệu quan hệ mômen tốc độ với thời gian QTQĐ khởi động động ĐK

Có M() (t) tìm đợc M(t) nh hình 5-12 Ví dụ có t1 tìm đợc 1, tìm đợc M1 cuối ta có M1(t1)

NÕu Mc(ω) ≈ th×: ωxl ≈ sxl

+ Trong trình hÃm ngợc thì: sbđ = 2; scc 1, cc ≈

Trang 168

+ Trong trình đảo chiều : sbđ = 2; scc ≈ 0, v cc - o

Trờng hợp biết sbđ scc tính đợc:

t T ( )

s s s s s s qd

t t

bd cc t

bd cc = ⎡ − + ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ 4 2

2 2 2ln (5-54)

ω ω M

ωo

Th−ờng kết thúc QTQĐ scc ≈ 5%sxl Thời gian độ tqđ

phụ thuộc vào st Tt, nên muốn có tqđ.min th−ờng thay đổi st

5.3.1.2 Ph−ơng pháp đồ thị giải tích:

Đây ph−ơng pháp gần đúng, nh−ng đơn giản tiện lợi ph−ơng pháp giải tích

Ph−ơng trình chuyển động:

Mđơng(ω) = Mđg(ω) = M - Mc =Jd dt

ω

(5-55) Coi J = const, rót ra: dt J d

Mdg

= ω

ω

( ) (5-56) Lấy tích phân gần đúng: ∆t J∆ω

Mdg d = ∫ 1

0 ( )ω

ω (5-57) Trang 169

s=2

s=1

s=0 -ωo

0 Mc Mn Mt

5% Mt

M1

M(t) 5% Mn

Mc

ω(t)

M t1 tm t

M1 tkđ

Hình - 12: Quan hƯ M(ω) vµ M(t) , ω(t)

Trong khoảng ∆t nhỏ coi Mđộng(ω) ≈ const, đó:

∆t J ∆ω M i

i dg tbi ≈

.

(5-58)

Trong đó: ∆ωi = ωi - ωi-1

Mđg.tbi mômen động trung bỡnh khong i

Đặt: N

M dg

dg ( )

( ) ω

ω

= 1 ; vµ 1

Mdg tbi i Ndg tbi i

.

. ⎛

⎝

⎜⎜ ⎞⎠⎟⎟ ⋅∆ω = ⋅∆ω chÝnh lµ diƯn tÝch mặt phẳng [M, ] đờng Nđg bao

Chọn tr−ớc giá trị ∆ωi, xác định đ−ợc (1/Mđơng) nhờ

Mđơng(ω) biết, từ tìm đ−ợc ∆ti theo (5-58)

Th−ờng chọn ∆ωi = const, nh− ta xác định đ−ợc ti, ωi, Mi(ωi), cui cựng ta cú M(t) v (t)

Trên hình 5-13, ta cã: ∆ti m M m si J (5-59) dg

= 1/ . ω .

Trong đó: m1/dg - tỉ xích theo mơmen (1/N.m.mm);

mω - tỉ xích theo tốc độ (Rad/s.mm); si - diện tích (mm2)

Trang 170

Đ5.4 q trình độ học Unguồn = var:

Đây QTQĐ hệ thống TĐĐ có biến đổi - động (BBĐ - ĐC) nh− hệ F - ĐM, T - ĐM, KĐT - ĐM, BT - ĐK, Các hệ thống th−ờng điều chỉnh thông số nguồn: thay đổi điện áp nguồn (thay đổi U−, Us )

L−íi ~ L−íi ~

u1=const

f1=const

Bộ đk BBĐ Bộ đk BBĐ

uB§=var

fB§=var

UB§=var

-U−

-ω ω M

5%

xl ωxl §M

§K

Mc Mc

Nđông M

4 a) + - b)

M5

M(ω) M3

M2M

Mđơng Mn

H×nh - 14: HƯ thèng BBĐ - ĐM, BBĐ - ĐK M(t)

1/Mđg.tb2 (t)

5%

1/M®g.tb1 ∆ω2 Mc

M Khi tác động điều khiển không đổi, hệ thống t−ơng tự nh−

khi có điện áp nguồn khơng đổi (đã xét trên)

∆ω1 t

Mđông M4 M3 M1Mn Mc

M5 M2

∆t1 ∆t2∆t3∆t4∆t5

Khi tác động điều khiển thay đổi theo quy luật cần thiết, hệ thống có điện áp nguồn thay đổi, nh− tạo đ−ợc đặc tính mong muốn QTQĐ Đó −u điểm hệ thống biến i - ng c

Hình5 - 13: Đồ thị , Mc(), Nđg() M(t) (t)

4.4.1 Hệ thống Bộ biến đổi - động điện chiều: Các giả thiết: Mômen cản không đổi: Mc = const

Dòng điện phần ứng (I−) liªn tơc

Nh− thay đổi tác động điều khiển (điện áp điều khiển uđk) ta có đặc tính điều chỉnh đ−ờng thẳng

vµ song song víi

Q trình q độ mơ tả theo ph−ơng trình vi phân tuyến tính sau:

T d dt

c xl

ω

ω ω

+ = (5-60)

Trong đó:

ω ω

β ω ω

ω

φ

xl o

c

o xl

o

BD

t t M t t

t u t k

( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )

= − = −

=

(5-61)

C¸c giá trị điện áp uBĐ(t) khác có QTQĐ khác

nhau hệ thống TĐĐ

* Để đơn giản, xét QTQĐ khởi động BBĐ - ĐM có:

Điện áp biến đổi:

uBĐ(t) = ku.t ≤ t ≤ t1 = UBĐ.đm/ku (5-62) điện áp định mức: UBĐ.đm = const t1≤ t

+ Khi t < t1: ωo(t) = ε BĐ.t (5-63) ωxl(t) = ε BĐ.t - ∆ωc (5-64) Trong đó: gia tốc εBĐ =

k K

U K t

u BD dm

φ = φ .

. 1 - th−ờng cho tr−ớc + Quá trình độ khởi động qua giai đoạn: * Giai đoạn 1: < t < to ; M < Mc ; ω = ; uBĐ(t) = ku.t

t t K

k R

) K ( K

) t ( u R

) K ( =

R ) t ( u K I K I K M

BD u

−

2 BD

−

2

−

BD n

−

ε β = ⋅ φ ⋅ φ = φ ⋅ φ

φ = φ = φ =

Σ Σ

Σ

(5-65)

Trang 172

Vậy, mômen tăng tỉ lệ bậc với thời gian Và điểm làm việc động dịch chuyển mặt phẳng [ω, M] theo trục hoành nh− hình 5-15a

Khi t = to, kÕt thúc giai đoạn 1: t

M o

c BD =

. (5-66) * Giai đoạn 2: to ≤ t ≤ t1 ; M ≥ Mc ; ; uBĐ(t) = ku.t

Tại t = to : M = Mc : ωo(to) = εB§.to = ∆ωc ;

∆ωc = Mc

β - độ sụt tốc động M = Mc

Điểm làm việc dich chuyển từ đặc tính sang đặc tính khác theo quy luật (đ−ờng có mủi tên hình 4-15a)

Dời gốc toạ độ tới t = to, lúc tính thời gian t’ = t - to:

Phơng trình vi phân: T d

dt

c xl

ω

ω ω

' + = (5-60’) ωxl εωo ε c ε

BD o BD c BD

t t

t t 't ( ' ) ( ' )

. '

= −

= + − =

∆ω ∆ω

(5-67) + NghiƯm riªng cđa (4-60’): ωr =εBD 't B+ (5-68)

Hệ số B xác định theo (4-60’) thay ωr vào đồng

c¸c hÖ sè: Tc.εBD+εBD 't B+ =εBD 't Ta cã: B = - Tc εB§

+ NghiƯm tù do: ωtd =c e. −t T'/ c (5-69) NghiƯm tỉng qu¸t:

Trang 173

Khi t’ = = nên C = Tc BĐ ta có:

= BD 't T c.BD(1et T'/ c) (5-71) Trong giai đoạn nµy:

M M J d

dt M T e

c c c BD

t Tc = + ω = + ε − −

' . ( ) (5-72) '/

1

Khi t = t1, uBĐ(t) = UBĐ.đm, o(t) = o.đm, kết thúc giai đoạn

* Giai on 3: t1 t ; M ≥ Mc ; ω > ; in ỏp b bin i

lúc này: uBĐ(t) = UBĐ.đm = const;

Di gc to ti t = t1, lúc tính thời gian t” = t - t1:

T−ơng tự QTQĐ học điện áp nguồn không đổi, áp dụng kết ta có ph−ơng trình:

(5-73)

ω ω= + ω −ω −

xl bd xl

t T e c

( ). "/

M= Mc +(Mbd −Mc).e−t T"/ c (5-74) xl = o.đm - c (5-75) Điều kiện ban đầu:

bđ = cc2 = ( ) víi t’ = tt' - to; (5-76)

Mb® = Mcc2 = M( ) víi t’ = tt' - to; (5-77)

Sự biến thiên ω(t) M(t) trình bày hình 5-15 Từ (5-77): Mđg = M - Mc = Jε.(1 - e-t/Tc) (5-78) ε = dω/dt = εBĐ(1 - e-t/Tc) (5-79) Ta thấy rằng, QTQĐ khởi động mơmen động Mđg gia số ε không phụ thuộc Mc mà phụ thuộc vào εBĐ

Tc Nh− vËy cho trớc hệ thống TĐĐ có Tc = const chØ cßn

lại εBĐ, ta điều khiển QTQĐ cách tuỳ ý không

phô thuộc vào phụ tải

Trang 174

ω M

ωo.®m

ωo.®m Tc

ωxl ∆ωc Mm ωxl 5%

ωm

* Đối với QTQĐ hãm đảo chiều: có Mđg ε t−ơng

tự trên, giảm o(t) cách tuyến tính Mc = const ta

có BĐ <

Ta lựa chọn quy luật biến thiên uBĐ(t) để tạo

đ−ợc đặc tính mong muốn QTQĐ hệ thống TĐĐ 5.4.2 Hệ thống Bộ biến đổi - động điện xoay chiều:

Tr−ờng hợp hệ thống biến tần (BT) - động không đồng (ĐK), tác động điều khiển làm thay đổi điện áp tần số BT theo quy luật (thơng th−ờng theo quy luật uBT/fBT = const)

Giả thiết bỏ qua ảnh h−ởng sóng điều hịa bậc cao BT đến đặc tính Nhịp độ biến thiên uBT fBT đảm

bảo cho: M < Mt (tức động làm việc đoạn đặc tính

có s < st) Khi đó, thay đổi điện áp điều khiển BT thỡ c tớnh

cơ coi đờng thẳng song song

0 Mc Mm M to t1 tk® M

tq® = tk®

M(t)

ωo(t) ω(t)

Tc

M(t) 5%

Mc

ω(t)

ωo(t)

Với giả thiết trên, hệ thống BT - ĐK xem hệ tuyến tính, nên ta dùng ph−ơng trình tuyến tính hệ BBĐ - ĐM để khảo sát cho hệ BT - ĐK

Lóc nµy: fBT = kf.t ; vµ: εBT = dωo/dt = (2π/p).kf;

(5-80)

Trang 175

Đ5.5 trình độ điện - hệ tđđ:

Đối với hệ mà động có điện cảm lớn số thời gian điện từ lớn, nh− ta phải xét QTQĐ có Tc v Tt, gi

là QTQĐ điện - hƯ thèng T§§

Ví dụ, khởi động trực tip ng c Ml, Nu khụng cú

điện cảm L mạch phần ứng xảy tợng đầu

dũng in phn ng tng vt lờn trị số dịng ngắn mạch sau giảm dần theo quy luật hàm mũ

Nh−ng thực tế, có L− nên dịng điện khơng tăng đột biến nh− đ−ợc Và QTQĐ diễn khác i

Ví dụ xét QTQĐ mạch phần ứng ĐMđl:

Ph−ơng trình đặc tính q độ mạch phần ứng: φω + + = + + = K dt di L R i E dt di L R i u − − − − − − − −

; (5-81)

Mặt khác: Mđg = M - Mc =

dt d

J ω (5-82) Nªn: M = Mc +

dt d

J ω (5-83)

Suy ra: i− = I−.c +

dt d K

J ⋅

(5-84) Đạo hàm (4-84) ta có: 2

2 − dt d K J dt

di ⋅ ω

φ

= (5-85) Trang 176

Thay (5-84), (5-85) vµo (5-81) ta cã:

⋅ ω+ φω φ + ω ⋅ φ + = K dt d K L J dt d K R J R I u 2 − − − c −

− (5-86)

Biến đổi, ta có:

2 c xl

2 c − dt d T dt d T

T ⋅ ω+ ⋅ ω+ω=ω (5-87) Trong đó:

T− = L−/R− - h»ng số thời gian điện từ mạch phần ứng

Tc = J/β = (J.R−)/(Kφ)2 - h»ng sè thêi gian c¬ häc

ωxl = ωo - ∆ωc = ωo - (I−.R−)/Kφ - tốc độ xác lập

Ph−ơng trình đặc tính (4-87):

+ U− - + U− -

R− L− E

I−

I− T−.Tc.p

2 + T

cp + = (5-88)

E

Gi¶i (5-88) ta cã nghiÖm:

R−, L−

a) b)

− c − − , T ) T / T ( T

p =− ± − (5-89) Hình - 16: Sơ đồ mạch phần ứng ĐM sơ đồ thay thế

+ NÕu: Tc ≥ 4T− th× (5-88) có nghiệm thực âm:

c − , , T ) T / T ( 1

p =−α = (5-90) Và (t) biến thiên theo quy lt hµm mị

P1, = - α ± jΩ (5-91)

Trong đó:

−

c

−

− 2T

) T / (4T -1 = ; T

1 Ω

=

α (5-92)

Ths Kh−ơng Cơng Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Ths Kh−ơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động

ch−¬ng

chọn cơng suất động in

Đ6.1 Khái niệm chung

Mun hệ thống truyền động điện tự động (HT TĐĐTĐ) làm việc tiêu kỹ thuật, kinh tế an toàn, cần chọn động điện

Nếu chọn động không phù hợp, công suất động lớn, làm tăng giá thành, giảm hiệu suất truyền động giảm hệ số công suất cosϕ

Ng−ợc lại, chọn động có cơng suất q nhỏ so với u cầu động không làm việc đ−ợc bị tải dẫn đến phát nóng nhiệt độ cho phép gây cháy giảm tuổi thọ động

Khi chọn động phải vào trị số chế độ làm việc phụ tải; phải xét đến phát nóng động lúc bình th−ờng nh− lỳc quỏ ti

Khi máy điện làm việc phát sinh tổn thất công suất P tổn thất lợng:

= (6-1)

1

dt P W

Tổn thất đốt nóng máy điện Nếu máy điện khơng có trao đổi nhiệt với mơi tr−ờng nhiệt độ máy điện tăng đến vô làm cháy máy điện Thực tế trình làm việc, máy điện có trao đổi nhiệt với mơi tr−ờng nên nhiệt độ tăng đến mội giá trị ổn định

Đối với vật thể đồng ta có:

∆P.dt = C.dτ + A.τ.dt (6-2) Trang 178

Trong đó: τ = (to

mđ - tomt) nhiệt sai (độ chênh nhiệt độ máy điện

và mơi tr−ờng, tính theo độ oC)

to

mđ nhiệt độ máy điện (oC)

to

mt nhiệt độ môi tr−ờng (oC)

A hệ số toả nhiệt máy điện (Jul/ cal.oC)

C nhiệt dung máy điện (Jul/ oC)

dt khoảng thời gian nhỏ (s) Giải phơng trình (6-2) ta đợc:

+ Q trình đốt nóng máy điện làm việc (nhiệt sai tăng): τ = τôđ + (τbđ - ụ).e-t/ (6-3)

+ Các đờng cong phát nóng nguội lạnh máy điện:

ôđ bđ

bđ ôđ

t o t

3θ 3θo

a) b)

Hình - 1: Đờng cong phát nóng (a) nguội lạnh (b) tổng qu¸t

Trong đó:

τơđ = Q/ A nhiệt sai ổn định máy điện t = ∞

Ths Kh−ơng Cơng Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Ths Kh−ơng Cơng Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Q nhiệt l−ợng ca mỏy in (Jul/ s)

bđ nhiệt sai ban đầu t =

θ = C/A số thời gian đốt nóng Khi t = τbđ = (tức ban đầu tomđ = tomt) thì:

= ôđ.(1 - e-t/ ) (6-4)

+ Quá trình nguội lạnh máy điện ngừng làm việc (nhiệt sai giảm):

= bđ.e-t/ o (6-5)

Trong đó: θo số thời gian nguội lạnh

* Các chế độ làm việc hệ phân loại theo τ có loại: + Chế độ dài hạn: có tải lâu dài, τc.tải = τơđ (hình 6-3a)

+ Chế độ ngắn hạn: Trong thời gian có tải: τc.tải < τơđ nh−

h×nh 6-3b

+ Chế độ ngắn hạn lặp lại: lúc có tải: τc.tải < τơđ , lúc dừng thỡ

k.tảibđ nh hình - 3c, (c.tải tlv , τk.t¶i≡ tn )

Trang 180

P τ P τ P τ

Pc Pc Pc Pc Pc

ôđ ôđ ôđ

max max

t t t tlv tlv tn

a) b) c)

Hình - 3: Phân loại chế độ làm vic theo

Đ6.2 Các tiêu CHấT LƯợNG bớc

chn ng c in

τ τ θ

ôđ bđ

bđ ôđ

3θ t θo 3θo t

a) b)

Hình - 2: a) Đờng cong phát nóng bđ = 0, b) Đờng cong nguội lạnh

6.2.1 Các tiêu 6.2.1a Chỉ tiªu kü thuËt

Động đ−ợc chọn phải thích ứng với mơi tr−ờng làm việc: Tuỳ theo mơi tr−ờng: khơ - −ớt, - bẩn, nóng - lạnh, hố chất ăn mịn, dễ nổ, , mà chọn động kiểu: hở - kín, chống n−ớc, chống hố cht, chng n, nhit i hoỏ,

Động đợc chọn phải thoả mÃn điều kiện phát nóng làm việc bình thờng nh tải (đây điều kiện bản):

đccp ; hay: to®c≤ tocp (6-6)

(to

cp phụ thuộc vật liệu chế tạo kết cấu loại động cơ)

Động đ−ợc chọn phải đảm bảo tốc độ yêu cầu: tốc độ định mức, có điều chỉnh tốc độ hay không, phạm vi điều chỉnh tốc độ, điều chỉnh trơn hay điều chỉnh có cấp

Ths Kh−ơng Cơng Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Ths Kh−ơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Chọn loại động thơng dụng hay động có điều chỉnh

tốc độ Chọn loại động xoay chiều hay động chiều Động đ−ợc chọn phải đảm bảo khởi động, hãm, đảo chiều tt

6.2.1b tiêu kinh tế

Động đợc chọn phải làm việc với hiệu suất kinh tế cao, vốn đầu t bé, chi phí vận hành ít, bảo quản sửa chữa thấp, sử dụng hết c«ng st

6.2.2 Các b−ớc chọn cơng suất động

Để tính chọn cơng suất động cần phải biết số yêu cầu bản:

- Đặc tính phụ tải Pyc(ω), Myc(ω), đồ thị phụ tải Pc(t),

Mc(t), ωc(t)

- Phạm vi điều chỉnh tốc độ D: ωmin ωmax

- Loại động định chọn (xoay chiều, chiều, đặc biệt) - Ph−ơng pháp điều chỉnh dùng biến đổi hệ thống

§iỊu kiƯn chän:

M®c ≥ Mc + Mco + M®g (6-7)

Các b−ớc tiến hành chọn cụng sut ng c: 6.2.2a Bc

Căn Mc(t) Pc(t), Ic(t), hình 6-4a , tính mô men

trung bình:

= n

1 i n

1

i i c tb

t t M

M ; (6-8)

Trang 182

Dùa vµo sỉ tay tra cøu,

sơ chọn động có: Mc

Mc

a) Mco Mco

t n

b)

α α tk® txl th t

M®g

c)

t Mc.®g

Mmax

d)

t

H×nh - 4: Đồ thị bớc chọn Pđ.cơ

M®m.chän ≥ Mtb ; (6-9)

Mđm.chọn - mơ men định

mức động đ−ợc chọn 6.2.2b B−ớc

Tính mơ men động (trong q trình độ) dựa vào ω(t):

M M M

J J

tg

dg = dc− c

= =

= J d dt

dn

dt

ω

α

9 55

9 55

, .

, . (6-10)

Trong đó: α góc nghiêng n(t) hình 6-4b q trình q độ

J mơ men quán tính hệ thống quy đổi trục động

Vẽ biểu đồ Mđg(t) nh− hình 6-4c

6.2.2c B−íc

Vẽ biếu đồ phụ tải động Mc.đg(t) nh− hình 6-4d:

Mc.®g = Mc + Mco + M®g ;

(6-11)

Ths Kh−ơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Ths Kh−ơng Cơng Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự ng 6.2.2d Bc

Dựa vào Mc.đg(t) tiến hành kiểm tra khả tải

động theo điều kiện:

λM.M®m ≥ Mmax ; (6-12)

Động thờng: M =

Động ĐKdq : M = ữ

Động ĐKls : M = 1,8 ữ

Động ĐKrs, 2ls : M = 1,8 ÷ 2,7

6.2.2e B−íc

Cuối kiểm tra lại công suất động theo điều kiện phát nóng (cụ thể khảo sát phần sau)

- Nếu sau kiểm tra mà khơng thoả mãn điều kiện phát nóng tải phải chọn lại động cơ; th−ờng tăng công suất động lên cấp

* Gần đúng: bỏ qua trình độ coi Mđg ≈ Nh−

chỉ cần Mc(t) tĩnh, tính Mtb(t) chọn sơ động cơ, sau kiểm

tra lại theo điều kiện phát nóng theo biểu đồ phụ tải tĩnh

Đ6.3 Chọn động điện

không điều chỉnh tốc độ

6.3.1 Chọn động điện làm việc dài hạn

6.3.1a Chọn động phục vụ phụ tải dài hạn không đổi Dựa vào Pc(t) Mc(t) quy đổi trục động

Ví dụ nh− hình 6-5, dựa vào sổ tay, chọn động có:

P®m≥ Pc ; (6-13)

Thông thờng chọn:

Pđm = (1 ÷ 1,3).Pc ; (6-14)

Trang 184

Pc

Pc(t)

t

Hình - 5: Phụ tải dài hạn

Không cần kiểm nghiệm tải mô men, nh−ng cần kiểm nghiệm điều kiện khởi động phát nóng

6.3.1b Chọn động phục vụ phụ tải dài hạn biến đổi

Mc

Mc2 Mc2

Mc4

Mc1 Mc1

Mc3 Mcn

t t1 t2 t3 t4 tn t0 t1

tck

Hình - 6: Phụ tải dài hạn biến đổi

Các b−ớc tiến hành chọn động nh− mục 6.2, trình bày b−ớc chọn cơng suất động theo trị trung bình:

∑ ∑

= n

1 i n

i i c tb

t t M

M (6-15a)

Ths Kh−ơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Ths Kh−ơng Cơng Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động

∑ ∑

= n

1 i n

i i c tb

t t P

P (6-15b)

Động chọn phải có:

Mđm = (1 ữ 1,3 )Mtb ; (6-16a)

Pđm = (1 ữ 1,3)Ptb ; (6-16b)

Điều kiện kiểm nghiệm: theo điều kiện phát nóng, tải mô men khởi động

6.3.2 Chọn động điện làm việc ngắn hạn

6.3.2a Chọn động dài hạn làm việc cho phụ tải ngắn hạn Nếu chọn Pdh.đm≥ Pc.nh

th× τ < τcp , nh− vËy sÏ kh«ng

sử dụng hết khả chịu nhiệt động Vậy chọn công suất Pdh.đm < Pc.nh !

Giả sử động dài hạn có Pdh.đm Mdh.đm Khi làm

việc chế độ ngắn hạn với thời gian tlv tăng

phụ tải đến:

Pc.nh = λ.Pdh.®m ; (6-17a)

Mc.nh = λ.Mdh.®m ; (6-17b)

Khi phải tính tốn thời gian làm việc cho phát nóng động đạt giá trị cho phép (để tận dụng hết khả chịu nhiệt động cơ)

Với động dài hạn (đ−ờng 1):

ôđ1 = (Pdh.đm / A) = cp (6-18)

Trang 186

Khi chọn động dài hạn có cơng suất nhỏ phụ tải ngắn hn thỡ:

ôđ2 = (Pc.nh / A) > ôđ1 = cp (6-19)

Muốn tiến tới ôđ1 = cp thời gian làm việc tlv dựa

vào phơng trình đờng cong phát nóng với điều kiện ban đầu bđ = 0, ta có:

ôđ1 = ôđ2.(1 - e- tlv/ ) = (∆Pc.nh / A).(1 - e- tlv/ θ) = τcp ; (6-20)

Hệ số tải nhiệt chọn Pdh.đm < Pc.nh là:

qn = Pc.nh / Pdh.đm = ôđ2 / ôđ2 = / (1 - e- tlv/ ) (6-21)

Mặt khác ta có:

∆Pdh.®m = ∆Pc.nh.(1 - e- tlv/ θ) (6-22)

Rót ra: Pc τ

Pc.nh

ôđ2

ôđ1 =cp

t tlv

Hình - 7: Phụ tải ngắn h¹n

tlv = θ.ln[ ∆Pc.nh / (∆Pc.nh - Pdh.đm)] (6-23)

Hệ số dòng chọn Pdh.đm < Pc.nh là:

qd = Ic.nh / Idh.®m = Pc.nh / Pdh.®m (9 - 24)

Mặt khác:

qn = Pc.nh / Pdh.đm = (K + Vc.nh) / (K + Vdh.®m)

= (K + qd 2.V

dh.®m) / (K + Vdh.đm) (6-25)

Đặt: K / Vdh.đm = α , (th−êng: α = 0,5 ÷ 2) ta cã:

qn = (α + qd

2) / (α+ 1) (6-26)

− θ

θ − +

α + = tt//

d lv

lv

e

e

q (6-27)

Và cuối ta chọn động dài hạn phục vụ cho phụ tải ngắn hạn:

Pdh.®m.chän ≥ Pc.nh / qd (6-28)

Ths Kh−ơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Ths Kh−ơng Cơng Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động 6.3.2b Chọn động ngắn hạn phục v ph ti ngn hn

Động ngắn hạn đợc chế tạo có thời gian làm việc tiêu chn lµ:

ttc =15, 30, 60, 90, ( ) Nh− vËy ta ph¶i chän:

tlv = ttc (6-29)

P®m.chän ≥ Plv.nh (6-30)

Nếu tlv≠ ttc sơ chọn động có ttc Pđm gần với giá

trị tlv Pc.nh Sau xác định tổn thất động ∆Pđm với công suất

Pđm, ∆Pc.nh với Pc.nh Quy tắc chọn động là:

∆P®m.chän ≥ t / c.nh / t P ) e ( ) e ( tc lv ∆ ⋅ − − θ − θ − (6-30)

Đồng thời tiến hành kiểm nghiệm động theo điều kiện tải mômen, mômen khởi động điều kiện phát nóng 6.3.3 Chọn động làm việc ngắn hạn lặp li

6.3.3a Đồ thị phụ tải đờng cong ph¸t nãng

Sau số chu kỳ làm việc, τ(t) dao động khoảng τminữτmax :

Trong kho¶ng tlv : τ = ôđ - (ôđ - ).e- t/ (6-31)

Trong kho¶ng tn : τ = τmax.e

- t/ θo ; (6-32)

Ta tính đợc max :

max = ôđ.(1 - e

- tlv/ ) + min.e

- tlv/ θ (6-33)

τmin = τmax.e

- tn/ θo (6-34)

max = ôđ

⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ − − θ + θ − θ − ) / t / t ( / t O n lv lv e e (6-35) Trang 188

= ôđ n O

O n lv lv / t ) / t / t ( / t e e e

1 − θ

θ + θ − θ − ⋅ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ − − (6-36)

NÕu θ = θo th×:

max = ôđ

⎣ ⎡ − − θ − θ − / t / t ck lv e e (6-37)

Khai triển chuỗi Furiê lấy số hạng thứ chuỗi ta có: maxôđ.( tlv / tck ) = ôđ. (6-38)

P τ

θ Pc.nhll Pc.nhll Pc.nhll

cp = ôđ

τmax

τ(t)

τmin

θ0 tlv tn t

Hình - 8: Đồ thị phụ tải đờng cong phát nóng

6.3.3b Chn động dài hạn phục vụ phụ tải ngắn hạn lặp lại Th−ờng chọn động dài hạn có Pdh.đm < Pc.nhll để tận dụng

khả phát nóng cho phép động Nh− hệ số quỏ ti v nhit:

qn = ôđ / τmax = − θ

Ths Kh−ơng Cơng Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Ths Kh−ơng Cơng Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Biến đồi số mũ:

θ ε = ⎥ ⎦ ⎤ ⎢

⎣ ⎡ +β ⋅ θ = ⎥ ⎦ ⎤ ⎢

⎣ ⎡

θ θ + ⋅ θ = ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜

⎝ ⎛

θ +

θ

t t

t t t

t t

t lv

lv n lv

o n lv o

n

lv ; (6-40)

hệ số xét tới điều kiện làm mát bị thời gian nghỉ

β = 0,5 động điện chiều β = 0,25 động điện xoay chiều ε =

n lv

lv

t t

t β

+ số thời gian đóng điện t−ơng đối có xét đến điều kiện làm mát bị thời gian nghỉ

Cuèi cïng ta cã:

− θ

θ ε − − − = tt //

n lv

lv

e

e

q (6-41)

Chọn công suất động dài hạn phục vụ phụ tải ngắn hạn lặp lại:

∆Pdh.®m.chän ≥ ∆Pc.nh / qn (6- 42)

6.3.3c Chọn động ngắn hạn lặp lại phục vụ phụ tải NHLL Động ngắn hạn lặp lại th−ờng đ−ợc chế tạo chuyên dụng có độ bền khí cao, quán tính nhỏ (để đảm bảo khởi động hãm th−ờng xuyên) khả qua tải lớn (từ 2,5 ữ 3,5 lần)

Đồng thời đ−ợc chế tạo với thời gian đóng điện tiêu chuẩn là: εtc% = 15%, 25%, 40% 60%

§éng đợc chọn:

tc% = fụtải% (6-43)

P®m.chän ≥ Pc.nhll (6-44)

Trang 190

Trong tr−êng hỵp εtc% ≠ εft% cần hiệu chỉnh lại công

sut ng c:

P®m.chän = Pc.nhll

% %

tc ft

ε ε

(6-45)

Sau phải kiểm tra mơ men q tải, khởi động phát nóng

Đ6.4 Chọn động điện điều chỉnh tốc độ

Để tính chọn công suất động tr−ờng hợp cần phải biết yêu cầu sau:

1 Đặc tính phụ tải Pyc(ω), Myc(ω) đồ thị phụ tải Pc(t),

Mc(t), ω(t)

2 Phạm vi điều chỉnh tốc độ: D = ωmax / ωmin

3 Loại động định chọn ( chiều, xoay chiều, ) Ph−ơng pháp điều chỉnh biến đổi trọng hệ thống TĐĐTĐ

Hai yêu cầu nhằm xác định tham số Pyc.max

Myc.max

Ví dụ: Đối với phụ tải truyền động yêu cầu phạm vi điều chỉnh có P = const (xem hình 6-9a)

Ta có cơng suất yêu cầu cực đại: Pmax = Pđm = const, nh−ng

mô men yêu cầu cực đại lại phụ thuộc vào phạm vi điều chỉnh: Mmax = Pđm / ωmin

Đối với phụ tải truyền động yêu cầu phạm vi điều chỉnh tốc độ, M = const (xem hình 6-9b)

Ta cã:

Pmax = M®m.ωmax

Ths Kh−ơng Cơng Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Ths Kh−ơng Cơng Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động

Hai yêu cầu loại động loại truyền động có ý nghĩa đặc biệt quan trọng Nó xác định kích th−ớc cơng suất lắp đặt truyền động, hai yêu cầu cho biết hiệu suất truyền động đặc tính điều chỉnh Pđ.ch(ω), Mđ.ch(ω) truyền động Thông

th−ờng đặc tính điều chỉnh th−ờng phù hợp với đặc tính phụ tải u cầu Pyc(ω), Myc(ω) (xem hình -10)

Trang 192

Tuy có tr−ờng hợp, ng−ời ta thiết kế hệ truyền động có đặc tính điều chỉnh khơng phù hợp mục đích đơn giản cấu trúc điều chỉnh

ω ω ωmax ωmax

Pc Pc

Mc Mc

ωmin ωmin

Pmax Mmax

Mc, Pc Mc, Pc

a) b)

Hình - 9: Các đặc tính Pc(ω) Mc(ω)

Ví dụ: Đối với tải P = const, sử dụng động điện chiều, ph−ơng pháp điều chỉnh thích hợp điều chỉnh từ thơng kích từ Nh−ng ta dùng ph−ơng pháp điều chỉnh điện áp phần ứng tính chọn công suất động cần phải xét yêu cầu Mmax

(h×nh - 11)

Vậy cơng suất động lúc khơng phải Pđm = Pyc mà:

P®m = Mmax.ωmax = (ωmax / ωmin ).Pyc = D.Pyc

(6-46)

Nh− công suất đặt lớn D lần so với Pyc

ω

ωmax P®m = Mmax.ωmax

Pyc

P®.ch

Myc

ωmin Mmax

Mc , Pc

Hình 6-11: Chọn động có đặc tính Pđ.ch(ω) khơng phù hợp

ω ωmax

M®.ch P®.ch

Pyc

Myc

ωmin

P Mmax

Mc , Pc

Hình - 10: Các đặc tính Myc(ω), Pyc(ω) và Mđ.ch(ω), Pđ.ch(ω)

Ths Kh−ơng Cơng Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Ths Kh−ơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Trang 193

Do việc tính chọn cơng suất động cho truyền động có điều chỉnh tốc độ cần phải gắn với hệ truyền động chọn tr−ớc để có đầy đủ yêu cầu cho việc tính chọn

Đ6.5 Kiểm nghiệm cơng suất động điện

Việc tính chọn cơng suất động mục đ−ợc coi giai đoạn chọn sơ ban đầu Để khẳng định chắn việc tính chọn chấp nhận đ−ợc, ta cần phải kiểm nghiệm lại việc tính chọn

u cầu kiểm nghiệm việc tính chọn cơng suất động gồm có:

- KiĨm nghiƯm ph¸t nãng:

ôđcp (6-47)

- Kiểm nghiệm tải mô men:

Mđm > Mc.max (6-48)

- Kiểm nghiệm mô men khởi động:

Mkđ Mc.mởmáy (6- 49)

Ta thy việc kiểm nghiệm theo yêu cầu tải mơ men mơ men khởi động thực dễ dàng

Riêng yêu cầu kiểm nghiệm phát nóng khó khăn, khơng thể tính tốn phát nóng động cách xác đ−ợc (vì tính phát nóng động tốn phức tạp)

Tuy gần sử dụng ph−ơng pháp kiểm nghiệm phát nóng gián tiếp qua đại l−ợng điện sau

6.5.1 Kiểm nghiệm động ph−ơng pháp tổn thất trung bình:

- Giả sử có đặc tính tải Pc(t) đ−ờng cong phải hình

thang ho¸ tõng đoạn đoạn đợc coi có Pc = const

(nh− h×nh - 12)

Trang 194

Pc

Pc2

Pc6

Pc1 Pc3 Pc5

Pc4

t t1 t2 t3 t4 t5

Hình - 12: Hình thang hố đặc tính tải

Xuất phát từ ph−ơng pháp nhiệt sai cực đại (xem tài liệu tham khảo) với điều kiện xét chu kỳ xa điểm gốc toạ độ, lúc nhiệt sai động biến thiên theo quy luật xác định,

vµ ta cã: bđ = cc = x

Từ phơng trình τmax(t) ta cã:

) e ( A

P

e

) e ( A

P

e ) e ( A

P ) e (

/ t n

/ )] t t ( t [ / t

/ ) t t ( / t

/ t x

n ck

1 ck

ck

θ −

θ + − − θ −

θ − − θ − θ

−

− ∆ +

+ + −

∆ +

+ −

∆ = −

τ

(6-50)

Xem nhiệt sai ổn định τx l−ợng tổn tht cụng sut trung

bình Ptb gây ra, ta cã:

A Ptb x

∆ =

Ths Kh−ơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Ths Kh−ơng Cơng Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Trang 195

Thay vµo ta cã:

) e ( A P e ) e ( A P e ) e ( A P ) e ( A P / t n / )] t t ( t [ / t / ) t t ( / t / t tb n ck ck ck θ − θ + − − θ − θ − − θ − θ − − ∆ + + + − ∆ + + − ∆ = − ∆ (6-52)

Khai triĨn hµm e- x lấy số hạng đầu, ta có:

θ ⋅ ∆ + + θ ⋅ ∆ + θ ⋅ ∆ = θ ⋅

∆ tb ck 1 1 2 2 n tn

A P t A P t A P t A P (6-53) Với giả thiết trình làm viÖc: A = const, θ = const, ta cã: ck n i i n i n i i tb t t P t t P P ∑ ∑ ∑ = =

∆ (6-54)

Và động đ−ợc chọn phải đảm bảo:

∆P®m.chän≥ ∆Ptb (6-55)

Trong thùc tÕ, viƯc tÝnh toán Pi , Ptb dựa vào Pc(t)

và η(Pc) động (xem hình 6-13):

Và ∆Pđm.chọn đ−ợc xác định theo công thức:

đm đm đm chon đm P P η η − =

∆ (6-56)

Đối với động có quạt gió tự làm mát biểu thức (6-55) phải tính đến khả suy giảm truyền nhiệt dừng máy, khởi động hãm, ta có:

Trang 196 ∑ ∑ ∑ ∑ + β + α = ∆ lv k n i i tb t t t t P

P (6-57)

Pc

P1 P1

P3

P5

P2

P4

ηη5η2η4 η3 η1 t1 t2 t3 t4 t5 t1 t

tck

Hình - 13: Các đặc tính Pc(t) η( Pc )

Trong đó:

α hệ số giảm truyền nhiệt khởi động hãm, α = 0,75 động điện chiều,

α = 0,5 động điện xoay chiều tk thời gian khởi động hãm

β hệ số giảm truyền nhiệt động dừng β = 0,5 động điện chiều β = 0,25 động điện xoay chiều t0 thời gian nghỉ động

Ths Kh−ơng Cơng Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Ths Kh−ơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Trang 197

∆P = K + V = K + bI2 (6-58)

Trong đó:

K tổn thất cơng suất khơng đổi

V tổn thất công suất biến đổi, th−ờng: V = bI2

I dòng điện động b hệ số tỷ lệ

Trang 198

Nh tơng đơng với biểu thức ∆Ptb ta cã biĨu thøc

dịng điện đẳng trị:

∑ ∑ ∑

∑

+ β + α =

lv

k n

1 i

đt

t t

t

I

I (6-59)

Điều kiện kiểm nghiệm: Iđt Iđm.chọn (6-60)

i

Ici

Idi

t ti

H×nh - 15: gÃy khúc hoá

Để tính giá trị Iđt ta i

I2

I1 I3

I4

I5

t t1 t2 t3 t4 t5

H×nh - 14a: Dòng điện i(t)

phi tớnh q trình q độ Giả thiết có kết tính dịng điện i(t), nó có dạng đ−ờng cong liên tục, nh− hình 6-14a (bậc thang hố) hình 6-14b (gãy khúc hố) để tìm Ii ti :

Trong tr−ờng hợp đ−ờng cong dịng điện có dạng tăng tr−ởng lớn nh− hình 6-15b, ta dùng công thức gần đúng:

3 I I I I

2 ci di i

∆ +

= (6-61)

i

I2 I5

I4

I6

I1

I3 I7

I8

t t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9

Hình - 14b: Cách tính gần i(t)

∆I = Ici - Idi (6-62)

Trong đó: Idi, Ici xác định theo đồ thị hình 6-15

6.5.3 Kiểm nghiệm động theo đại l−ợng mô men đẳng trị Ph−ơng pháp kiểm nghiệm động theo điều kiện phát nóng gián tiếp mơ men đ−ợc suy từ ph−ơng pháp dịng điện đẳng trị, mơ men tỷ lệ với dịng điện: M = cI (c hệ số tỷ lệ)

Ths Kh−ơng Cơng Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Ths Kh−ơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Trang 199

Đối với động không đông bộ:

M = CmI2Φ2cosϕ2 (6-62)

Ta cần phải có = const, cos2 = const ( tức gần tốc

nh mức động ) Tính mơ men đẳng trị:

= ∑

n

1 i i ck

đt M t

t

M (6-63)

Kiểm nghiệm động cơ:

M®m.chän≥ M®t

(6-64)

6.5.4 Kiểm nghiệm động theo đại l−ợng công suất đẳng trị Trong truyền động mà tốc độ động thay đổi P ≡ M, dùng đại l−ợng cơng suất đẳng trị để kiểm nghiệm phát nóng

Trang 200

Công suất đẳng trị:

= ∑

n

1 i i ck

đt P t

t

P (6-65)

Chọn động có:

P®m.chän ≥ P®t (6-66)

Trong thực tế giản đồ phụ tải, tốc độ truyền động th−ờng thay đổi lớn trình khởi động hãm Cho nên cần phải tính tốn hiu chnh P(t) nh hỡnh 6-16

Câu hỏi ôn tËp

1 Các quan hệ nhiệt sai động theo thời gian τ = f(t) đ−ợc sử dụng với mục đích ? nhịp độ tăng/giảm nhiệt sai ăn tải tháo tải động điện phụ thuộc vào thông số ? Nêu ý nghĩa số thời gian phát nóng Tn ?

2 Đồ thị phụ tải ? Định nghĩa đồ thị phụ tải tĩnh đồ thị phụ tải toàn phần Sự khác hai loại đồ thị phụ tải ? Cơng dụng loại việc giải tốn tính chọn công suất động ?

M P, ω

P(t) M(t)

ω(t)

t

H×nh - 16: Minh hoạ cách tính toán hiệu chỉnh P(t)

3 Đối với động điện có máy chế độ làm việc ? Đặc điểm làm việc động chế độ ? Đồ thị phụ tải loại chế độ đ−ợc đặc tr−ng thông số ?

4 Viết cơng thức tính tốn kiểm nghiệm phát nóng động ph−ơng pháp nhiệt sai, tổn thất cơng suất trung bình, đại l−ợng đẳng trị ? Công dụng ph−ơng pháp tốn chọn cơng suất động ?

Ch−¬ng

hệ thống điều khiển tự động

Đ7.1 nguyên tắc điều khiển tự động

Xuất phát từ yêu cầu công nghệ: cần thay đổi tốc độ, thay đổi hành trình làm việc cấu sản xuất

Xuất phát từ chế độ làm việc HT ĐKTĐ: khởi động, chuyển đổi tốc độ, hãm, đảo chiều, dừng máy

Xuất phát từ yêu cầu kỹ thuật, kinh tế: điều chỉnh tốc độ, ổn định, xác cao, an tồn kinh tế

Từ cần có nguyên tắc ĐKTĐ để thực đ−ợc yêu cầu trên, đồng thời tự động hạn chế đại l−ợng cần hạn chế: dịng điện cho phép, mơ men cho phép, tốc độ cho phép, công suất cho phép,

7.1.1 Điều khiển tự động theo nguyên tắc thời gian

7.1.1a Néi dung

Có đồ thị khởi động ĐMđl với cấp điện trở phụ:

Trang 202

- Trên hình 7-1, trình bày đặc tính khởi động: ω(I−), ω(t), I(t) động điện chiều kích từ độc lập, có cấp khởi động (dùng điện trở phụ hạn chế dòng khởi động)

- Qua đồ thị khởi động trên, ta thấy: việc ngắn mạch cấp điện trở phụ xảy sau khoảng thi gian nht nh:

+ Cấp thứ đợc ngắn mạch sau khoảng thời gian t1 kể

t bắt đầu khởi động

+ CÊp thø đợc ngắn mạch sau khoảng thời gian t2 kể từ bắt đầu ngắn mạch cấp

- Các tín hiệu điều khiển thời điểm đ−ợc tạo nhờ rơ le thời gian Thời gian trì rơ le thời gian đạt: td.tr = 0,05s ữ h, lớn

- Thời gian thực cấp khởi động (tdtr.kđ) đ−ợc xác

định theo tính tốn q trình q độ hệ thống TĐĐ TĐ Khi M(ω) [ hay I(ω) ] tuyến tính thời gian trình độ hai cấp tốc độ là:

1

đgi

đgi

đgi

đgi i i

1

đgi

đgi

đgi

đgi ci

ôđ

M M ln M M J

M M ln J M

M ln T t

+ +

+

+ +

− ω − ω =

β = =

(7-1) ω ω I

XL

I1

d e ω(t) b c

I2 I(t) Ic

a

Ic I2 I1 I− t1 t2 t3 t

Hình - 1: Các đặc tính độ khởi động

2 - Thời gian chỉnh định rơ le thời gian để thực gia

tốc từ tốc độ thứ i đến tốc độ thứ i+1 là:

1 TN

tc® = tq® - to (7-2)

Trong đó: tqđ - thời gian độ cấp tốc độ

to - thời gian tác động thiết bị, khí cụ mạch

7.1.1b Các mạch điển hình:

* M mỏy ng điện chiều cấp điện trở phụ

1) Sơ đồ:

2) Nguyên lý làm việc:

* Khởi động động cơ:

Trang 204

- Đóng cầu dao 1CD, 2CD, dẫn đến cuộn dây rơ le thời gian 1RTh(11-10) có điện, tiếp điểm 1RTh(13-15) mở ra, đảm bảo cho cuộn dây cơng tắc tơ 1G(15-10), 2G(17-10) khơng có điện, nh− điện trở phụ R−f1 , Rf2 , s u tham gia

trong mạch phần øng

- ấn nút M cuộn dây K(9-10) có điện, tiếp điểm K(1-3), K(6-8) đóng lại, dẫn đến động Đ đ−ợc khởi động với toàn điện trở phụ mạch phần ứng: R−fΣ = R−f1 + R−f2 ,

theo đặc tính Tiếp điểm K(7-9) đóng lại để trì cho cơng tắc tơ K ấn M Các tiếp điểm K(1-3), K(6-8) đóng lại, làm cho cuộn dây 2RTh(4-6) có điện, tiếp điểm 2RTh(15-17) mở ra, đảm bảo cho cuộn dây 2G(17-10) khơng có điện

K(5-11) mở, K(5-13) đóng, làm 1RTh(11-10) điện, sau thời gian chỉnh định 1RTh (≈ t1) 1RTh(13-15) đóng, làm cho 1G(4-6) đóng, ngắn mạch R−f1 , động Đ khởi động sang đặc tính 2, t−ơng ứng với R−f2

Tiếp điểm 1G(4-6) đóng lại, làm 2RTh(4-6) điện, sau thời gian chỉnh định 2RTh (≈ t2 - t1), 2RTh(15-17) kín lại,

làm 2G(17-10) có điện, 2G(2-4) đóng lại, ngắn mạch R−f2 ,

động Đ chuyển sang đặc tính tự nhiên tới làm việc điểm xác lập XL

* Dừng động cơ:

- ấn nút D làm cuộn dây K(9-10) điện, K(1-3) mở, K(6-8) mở, làm phần ứng Đ điện, 2RTh(4-6) điện; K(7-9) mở ra, K(5-13) mở, K(5-11) kín lại, làm 1RTh(11-10) có điện lại, chuẩn bị khởi động lần sau

* Ph−ơng trình đặc tính cơ:

M

) K (

R R K

U

2 f

− −

Φ + − Φ =

ω Σ (6-3)

* Ph−ơng trình đặc tính q trình q độ khởi động: Trang 205

Hình - 2: Sơ đồ nguyên lý biểu đồ thời gian

K

1

1RTh 1CD

+UL K

4

G 2G

6 K

2RTh CKT

§ L1

R−f2 R−f1

L2

L3 L4

+UL

2CD 2CD

M

D K

K

K 1RTh

7 10

5

11

1G

13 15

ω = ωXL + (ωb® + ωXL).e-t/Tc (7-4)

M = Mc + (M1 - Mc).e-t/Tc (7-5)

* Thời gian khởi động:

tk® =

c

c c c

c

c I I

I I ln T M M

M M ln T

− − =

− −

(7-6)

* Thời gian chỉnh định rơ le thời gian:

RTh: tc®.1RTh = tk®.1 - [t(k) + t(1G)] (7-7)

2RTh: tcđ.2RTh = tkđ.2 - [t(2G)] (7-8) Vì [t(K) , t(1G) , t(2G)] << tkđ , nên: tcđ tkđ Đồ thị: hình -31

7.1.1c Nhận xét

1) ảnh hởng mômen tải Mc (khi UL =const, R= const):

- Ví dụ: Có đồ thị khởi động ĐMđl với cấp điện trở phụ:

- Khi Mc tăng Mđộng tăng, trình độ tăng

- Khi mô men tải Mc hay dịng tải Ic tăng, mơ men động giảm, thời gian độ tăng (quá trình độ bị giảm gia tốc)

Trang 206

- Vì Mc′ > Mc (hay Ic′ > Ic) nên M′động = (M - Mc′) < Mđộng q trình gia tốc chậm lại Ban đầu ω tăng đến ω1′ (ω1′ < ω1), tức cấp điểm b1 hết thời gian chỉnh định RTh nên phải chuyển sang cấp 2, tức sang điểm c1, nh− chuyển đổi

từ d1 sang e1, v.v Nh− vậy, khởi động mà Mc (hay Ic) tăng

lên, dẫn đến tải, hay dũng cho phộp

Trạng thái phần tử

1RTh

- Ph−ơng trình đặc tính q độ lúc này:

ωb1 = ωXL + (ωb® - ωXL).e-t1/ Tc (7-9)

M = Mc′ + (M1 - Mc′).e-t/ Tc (7-10)

Tc = J.(ωXL - ωb®) / (M1 - Mc) (7-11)

2) ảnh hởng mô men qu¸n tÝnh J (hay GD2):

- Khi J tăng Tc tăng nh b1, d1, giảm, tơng tự trờng hợp Mc tăng

Tc = J.(ωXL - ωb®) / (M1 - Mc) (7-12) Trang 207

2RTh 1G 2G

0 t0 t1 t2 t3 t Hình 7-3: Đặc tính hoạt động theo thời gian của phần tử sơ đồ điều khiển tự động

TN ω2

I ’ I

1 2’’

ω I

ω

ω0 XL ωxlI1

ω1

ω’

2 d

b

e e’

c c’ a Ic

I’ c

I2

I’

I1 I’1 I’’1 I− ω1

ω2 ω

(t) I(t)

I2

Ic

0 0 t

1 t2 t3 t

3) ảnh hởng áp lới UL (khi Mc = const, R = const):

- Đối với động điện chiều:

Khi UL gi¶m = (UL / K) giảm xống, phơ

tải Mc = const mơ men động giảm, gia tốc giảm,

trình độ kéo dài (hay thời gian khởi động, hãm, tăng)

NÕu gi÷ cho ω0 = const mô men M = KI const,

dòng điện I tăng, I > Icp

- Đối với động không đồng bộ: f = const, M ≡ U2 , nên

UL giảm M giảm mạnh, mơ men động giảm, tốc độ chuyển đổi

giảm, thời gian độ tăng (thời gian khởi động, hãm, đảo chiều, tng)

4) ảnh hởng điện trở R (khi UL = const, Mc = const):

- Các điện trở dây quấn khởi động từ, công tắc tơ, rơ le, động cơ, nhiệt độ thay đổi điện trở bị thay đổi, thời gian chỉnh định thay đổi, trình khởi động, hãm, đảo chiều mà dùng điện trở phụ nhiệt độ tăng, điện trở tăng, thời gian chỉnh định giảm, mơ men động tăng lớn mô men cho phép

Trang 208

5) Ưu, khuyết điểm

- u điểm: Khống chế đ−ợc thời gian mở máy, hãm máy, đảo chiều,

Thiết bị đơn giản, làm việc tin cậy, an toàn, nên ph−ơng pháp ĐKTĐ theo nguyên tắc thời gian đ−ợc sử dụng rộng rãi

- Nh−ợc điểm: Mơ men (dịng điện) động thay đổi theo Mc, J, to, U

L, , nªn vợt trị số cho phép, cần phải có

biện pháp bảo vệ

ωo UL = UL.®m ωo′

UL < UL.®m

M Mc M2 M1

Hình 7-5: Sự ảnh hởng điện áp lới bị giảm

7.1.2 iu khin t ng theo nguyên tắc tốc độ

7.1.2a Néi dung

- Có đồ thị khởi động ĐMđl với cấp điện trở phụ:

ω ω I XL I

- Điều khiển theo tốc độ dựa sở kiểm tra trực tiếp gián tiếp thay đổi tốc độ

- Kiểm tra trực tiếp dùng rơ le kiểm tra tốc độ kiểu ly tâm Cách dùng dùng rơ le kiểm tra tốc độ phức tạp, đắt tiền làm việc chắn

- Có thể kiểm tra tốc độ gián tiếp qua máy phát tốc Trang 209

1

d e

ω(t) b c

I2 I(t)

Ic a

Ic I2 I1 I− t1 t2 t3 t

Hình - 6: Các đặc tính khởi động theo nguyên tắc tốc độ TN

1

ωxl

ω2 ω2

Máy phát tốc (FT) máy điện chiều có: Φ = const EFT ≡ω, loại hay dùng động điện chiều

- Đối với động không đồng bộ, th−ờng kiểm tra tốc độ gián sức điện động rôto tần số rôto

Tại tốc độ cần điều khiển (ω1, ω2, ), rơ le kiểm

tra tốc độ kiểm tra điện áp FT, Erôto, frôto, tác động tạo

tín hiệu điều khiển

7.1.2b Các mạch điển hình:

* Mở máy cấp tốc độ động điện chiều:

* Mỗi công tắc tơ gia tốc (1G, 2G, ) đ−ợc chỉnh định với trị số điện áp hút định t−ơng ứng với cấp tốc độ định nh− ω1, ω2 ,

ấn nút M làm K tác động, động Đ khởi động với toàn điện trở mạch phần ứng (R−Σ = R− + R−fΣ = R− + R−f1 + R−f2),

đ−ờng đặc tính 1, lúc đầu tốc độ ω = cịn nhỏ nên:

U§ = E§ + I−.R− = KΦω + I−.R− < Uh.1G (hc 2G); (6-13)

Trang 210

- Đến = ω1 th×:

U1G = KΦω1 + I2.(R− + R−f2) = UL - I2.R−f1 = Uh.1G ; (7-14) 1G tác động, ngắn mạch R−f1, động chuyển sang ng

- Đến = thì:

U2G = KΦω2 + I2.R− = UL - I2.R−f2 = Uh.2G > Uh.1G ; (7-15)

2G tác động, ngắn mạch R−f2, động chuyển sang đặc tính

tự nhiên

- Coi điện áp lới UL = cosnt, víi I2 = const, vµ R−f1 = R−f2 ,

ta có điện áp hút công tắc tơ : Uh.1G = Uh.2G

Nh chọn cơng tắc tơ gia tốc loại, chỉnh định

7.1.2c NhËn xÐt

1) Ưu điểm: Ph−ơng pháp ĐKTĐ theo tốc độ dùng thiết bị, khí cụ điều khiển dùng công tắc tơ không cần tác động thông qua rơle nên đơn giản, rẻ tiền

2) Nh−ợc điểm: Thời gian độ thời gian hãm phụ

thuéc Mc, J, UL, to

của R, dây quấn, làm thay đổi trình độ (nh−

khi UL giảm hay Mc tăng, làm thời gian độ tăng, trình độ chậm, đốt nóng điện trở khởi động, điện trở hãm, làm khó khăn cho việc chỉnh định điện áp hút công tắc tơ rơ le tốc độ)

- Khi điện áp l−ới dao động làm thay đổi tốc độ chuyển cấp điện trở (ω1, ω2, ) dịng điện nhảy vọt q dòng

cho phÐp

- Khi điện áp l−ới giảm q thấp có khả xảy khơng đủ điện áp để công tắc tơ tác động động dừng lại làm việc lâu dài tốc độ trung gian, làm đốt nóng điện trở khởi động (hay điện trở hãm, ) nh− làm thay đổi tốc độ chuyển cấp

U§

K

M

K +UL

K

D

+

-2G 1G 0V

+ CKT

-R−f2 R−f1 I− E

2G

1G

Trang 211

7.1.3 Điều khiển tự động theo nguyên tắc dòng điện

7.1.3a Néi dung

- Có đồ thị khởi động ĐMđl với cấp điện trở phụ:

- Qua đồ thị hình 7-8 ta thấy rằng: khởi động, dòng khởi động thay đổi khoảng (I1 ữ I2) Nhất lần chuyển cấp điểm chuyển cấp th−ờng giá trị dịng điện (I2), nên ta dùng rơle dịng điện cơng tắc tơ có cuộn dây dịng điện để tạo tín hiệu điều khiển

- Tại điểm chuyển cấp b, rơle dòng điện tác động theo dòng chuyển cấp I2 để ngắn mạch cấp điện trở thứ nhất, động

chuyển từ đặc tính sang đặc tính Đến điểm d, rơle dịng điện tác động theo dòng I2 để ngắn mạch cấp điện trở thứ hai, động

cơ chuyển từ đặc tính sang đặc tính tự nhiên TN

- Cứ nh− vậy, động đ−ợc khởi động n tc xỏc lp

7.1.3b Các mạch điển h×nh:

* Hãm ng−ợc đảo chiều ĐKdq theo nguyên tắc dòng điện:

Trang 212

- Công tắc xoay KC có vị trí: giữa; 1, bên thuận 1, bên ngợc; KC có tiếp điểm: KC1, KC2, KC3, KC4, KC5,

- Các công tắc tơ có tiếp điểm trì thời gian H, 1G - Rơle dòng điện RHn có:

IhÃm > Ih.RHn > I1 (7-16) ω ω I

XL I Inh.RHn = Ir«to = I2 (7-17)

I1 I2

C

§

~ UL

T N

2G 2G 1G 1G

H H R2f2

R2f1

Rh

RHn

KC1 KC2

KC3 KC4

KC5

N

N T T

RHn

H

H 1G

1G 2G

2 1

(N) (T)

~ UL ~

A (TN,T) ω

B

Ic2

Ic1 I−

A’ (TN,N) ω0

-ω0 Hình 7-9: Sơ đồ điều

khiển tự động ĐKdq theo nguyên tắc thời gian dòng điện

1

d e

ω(t) b c

I2 I(t)

Ic

a

Ic I2 I1 I− t1 t2 t3 t

Hình 7-8: Các đặc tính khởi động theo ngun tắc dịng điện TN

1

ωxl

ω2 ω2

Trang 213

- Hệ thống làm việc điểm A đặc tính (ωA),

t−ơng ứng với vị trí 2(T) công tắc KC, tiếp điểm KC1, KC3, KC4, KC5 kín, cơng tắc tơ T, H, 1G, 2G có điện, cơng tắc tơ N khơng có điện, tồn điện trở phụ mạch rôto bị ngắn mạch, RHn không tác động

- Dừng động cách hãm ng−ợc:

+ Quay tay gạt KC từ vị trí 2(T) sang 2(N), qua vị trí tất công tắc tơ rơle điện, động đ−ợc tách khỏi l−ới điện, toàn điện trở phụ đ−ợc đ−a vào mạch rôto, mạch điện trạng thái th−ờng nh− hình vẽ

+ Khi đến vị trí 2(N), tiếp điểm KC2, KC3, KC4, KC5 kín lại, KC1 hở ra, công tắc tơ T điện; cịn N, H có điện đảo pha stato động cơ, làm động thực trình hãm ng−ợc (giai đoạn đầu trình đảo chiều) Tốc độ đồng động lúc ω0N = - ω0T , dịng điện rơto tăng

lớn: Irôto = Ihãm > Ih.RHn > I1 nên RHn tác động làm hở tiếp điểm

th−ờng kín nó, đảm bảo cho cơng tắc tơ H, 1G, 2G khơng có điện, tồn R2f1 vàR2f2 tham gia mạch rôto

với Rh để hạn chế dòng đảo chiều dòng hãm ng−ợc động Ihãm≤ Icp (đoạn BC)

+ Tốc độ động Đ giảm dần, dòng hãm giảm dần đến I2 RHn nhả (vì Inh.RHn = I2 , lúc ω≈ 0), làm cho H có điện, ngắn mạch Rh đảm bảo RHn khơng tác động trở lại, kết thúc trình hãm ng−ợc

+ Muốn dừng động quay KC vị trí 0, cơng tắc tơ rơle in, ng c dng t

- Đảo chiều:

+ Quá trình thực t−ơng tự hãm ng−ợc, nh−ng dòng điện hãm giảm đến I2 để KC vị trí 2(N), sau RHn nhả làm cho H có điện, kết thúc trình hãm ng−ợc bắt đầu trình khởi động ng−ợc

Trang 214

Khi H có điện ngắn mạch Rh, làm cho Đ khởi động

ng−ợc theo đ−ờng đặc tính (CD)

+ Sau thời gian trì H, tác động làm 1G có điện, tiếp điểm 1G ngắn mạch R2f1, làm cho Đ khởi động tiếp sang đặc tính DE

+ Sau thời gian trì 1G, tác động làm 2G có điện, ngắn mạch R2f2, Đ khởi động sang đặc tính tự nhiờn v

tới điểm xác lập

7.1.3c Nhận xÐt

1) Ưu điểm: Có thể trì mô men động giới hạn định Q trình khởi động, hãm khơng phụ thuộc mơi tr−ờng

2) Nh−ợc điểm: Khi UL, Mc thay đổi, Mc lớn làm cho Ic > I2, nh− động làm việc đặc tính

trung gian, làm phát nóng điện trở, ảnh h−ởng đến trình làm việc động

7.1.4 Điều khiển tự động theo nguyên tắc khác

7.1.4a Điều khiển tự động theo nguyên tắc hành trình 1) Nội dung:

- Trên hành trình (đ−ờng đi) phận làm việc máy móc, thiết bị (nh− bàn máy, đầu máy, mâm cặp, ) đ−ợc đặt cảm biến, cơng tắc hành trình, cơng tắc cực hạn, cơng tắc điểm cuối, , để tạo tín hiệu điều khiển: khởi động, hãm, đảo chiều, thay đổi tốc

2) Mạch điển hình:

Phõn tớch truyền động bàn máy bào d−ờng:

Trang 215 Trang 216

Khởi động: ấn nút M RTr có điện, T có điện làm ĐM đ−ợc đóng điện kéo bàn chạy thuận, đồngthời 1RTh có điện mở tiếp điểm để chuẩn bị cho đảo chiều

v

vth

t

A Bµn N T B

vng

KH

A Bµn N T B

KH

KH D KH

Khi hết hành trình thuận, vấu A đập vào cơng tắc hành trình KH làm cho tiếp điểm KH1 mở, KH2 kín, dẫn đến T điện nh−ng N ch−a có điện, ĐM hãm tự

Sau thời gian trì 1RTh tiếp điểm đóng điện cho N, làm ĐM đảo chiều, kéo bàn chạy ng−ợc Khi 2RTh có điện, mở tiếp điểm chuẩn bị cho hành trình thun

Đi hết hành trình ngợc, vấu B đập vào công tắc hành trình KH làm cho tiếp điểm KH2 hở, KH1 kín lại, công tắc tơ N điện T cha có điện, ĐM hÃm tự

Sau thời gian trì 2RTh, tiếp điểm đóng lại làm cho T có điện ĐM kéo bàn chạy thuận 1RTh có điện mở tiếp điểm nó, chuẩn bị cho hành trình ng−ợc

Bµn sÏ lµm viƯc víi chu kỳ thuận/ngợc nh hình 7-10 +UL

T N D

UL RTr

+ - KH1 RTr 2RTh N T

N T

KH2 RTr 2RTh T N

Hình 7-10: 1RTh Sơ đồ điều khiển theo

nguyên tắc hành trình 2RTh

M RTr

Muốn dừng máy: ấn nút D RTr điện, T, N, 1RTh, 2RTh điện, động hãm tự lúc dừng máy

7.1.4b NhËn xÐt

§

* Ngồi nguyên tắc ĐKTĐ nêu trên, số nguyên tắc ĐKTĐ khác: ĐKTĐ theo mô mem, công suất, sức căng, nhiệt độ, ánh sáng, áp suất,

* Đánh giá sơ đồ điều khiển: với yêu cầu kỹ thuật tất sơ l cao nht thỡ:

T Công suất lớn trọng lợng giá thành cao

Dùng thiết bị, khí cụ bé, đại giá thành cao

Cùng cơng suất trọng l−ợng giá thành lớn nguyên tắc ĐKTĐ theo thời gian, sau nguyên tắc ĐKTĐ theo dòng điện cuối nguyên tắc ĐKTĐ theo tốc độ

Trang 217

Nói chung nguyên tắc ĐKTĐ theo tốc độ th−ờng dùng để điều khiển hãm động

Nguyên tắc ĐKTĐ theo dòng điện chủ yếu dùng để điều khiển khởi động động cơ,

Nguyên tắc ĐKTĐ theo thời gian ứng dụng rộng rãi n gin

Đ7.2 Các phần tử bảo vệ tín hiệu hoá 7.2.1 ý nghĩa bảo vệ tín hiệu hoá

* Cỏc phn t bảo vệ tín hiệu hố có vai trị to lớn: Đảm bảo q trình làm việc an tồn cho ng−ời máy móc, thiết bị Q trình làm việc xảy cố chế độ làm việc xấu cho ng−ời máy móc, thiết bị, đồng thời báo hiệu cho ng−ời vận hành biết tình trạng làm việc hệ thống ĐKTĐ để x lý

* Chức thiết bị bảo vệ tín hiệu hoá:

Ngng h thống (máy móc) cố nguy hiểm trực tiếp đến ng−ời, thiết bị, máy móc: U < Uquy định , U > Ucp , I > Icp ,

Khi tải cố ch−a nguy hiểm đến thiết bị, máy móc thiết bị bảo vệ tín hiệu hố phải báo cho ng−ời vận hành biết để sử lý kịp thời

Bảo đảm khởi động, hãm, đảo chiều , cách bình th−ờng, nghĩa phải đảm bảo cho: I < Icp, to < tocp ,

7.2.2 Các dạng bảo vệ:

7.2.2a Bảo vệ ngắn mạch:

- Bảo vệ ngắn mạch bảo vệ cố gây nên h

hng cỏch in, hoc h− hỏng cấu thiết bị, máy móc (khi ngắn mạch gây nên nhiệt độ tăng nhanh gây cháy sức từ động tăng mạnh gây va đập, )

Trang 218

- Các thiết bị bảo vệ th−ờng dùng: cầu chì, aptơmat, rơle dòng điện cực đại, khâu bảo vệ ngắn mạch bán dẫn, điện tử,

- Dòng tác động cầu chì:

Idc = Ik® / α (7-18)

Trong đó:

Idc dòng tác động dây chảy đ−ợc chọn

Ikđ dòng khởi động động cơ, phụ tải đ−ợc bảo vệ

α hệ số xét đến quán tính nhiệt

α = 2,5 động khởi động bình th−ờng

α = (1,6 ữ 2) động khởi động nặng

+ Cấm đặt cầu chì dây trung tính, mạch nối đất, đứt dây chì vỏ máy có điện áp cao nguy hiểm Dùng cầu chì bảo vệ ngắn mạch đơn giản, rẻ tiền, nh−ng tác động khơng xác, dịng tác động phụ thuộc vào thời gian, thay lâu, không bảo vệ đ−ợc chế độ làm việc pha

- Dòng chỉnh định aptơmat:

- Dùng rơle dịng điện cực đại (RM) bảo vệ ngắn mạch phải chỉnh định dòng tác động cho phù hợp với dòng ngắn mạch

Th−ờng đặt rơle dòng cực đại pha động không đồng pha, đặt cực động chiều Tiếp điểm RM loại không tự phục hồi

Trang 219

+ VÝ dô dùng cầu chì aptômat bảo vệ ngắn mạch:

+ Ví dụ dùng rơle dịng cực đại bảo vệ ngắn mạch:

7.2.2b B¶o vƯ nhiƯt:

- Nhằm tránh q tải lâu dài, khơng khí cụ, thiết bị, động phát nóng nhiệt độ cho phép

- Th−ờng dùng rơle nhiệt, aptômát có bảo vệ nhiệt, phần tử bảo vệ tải bán dẫn, để bảo vệ tải cho phụ tải dài hạn

- Các tiếp điểm rơle nhiệt (RN) loại không tự phục hồi, sau rơle nhiệt tác động phải ấn reset tay Phải chọn rơle nhiệt có đặc tính phát nóng gần với đặc tính phát nóng thiết bị, động cần đ−ợc bảo vệ (hình 7-13)

Trang 220

+ Dòng chỉnh định rơle nhit, aptụmat:

Icđ = (1,2 ữ 1,3)Iđm (7-20)

~ ~ A 1CC K

D K

2C 2C Trong đó: I

đm dòng định mức động cơ, phụ tải

M + VÝ dơ dïng r¬le nhiệt aptômat bảo vệ tải dài hạn:

§

K

Hình 7-11: Sơ đồ dùng cầu chì, aptơmat bảo vệ ngắn mạch

~ ~ A K RN 2CC 2CC

D § K

RN

Hình 7-13: Sơ đồ dùng rơle nhiệt aptômat bảo vệ tải

K

M RN

- Dùng rơle dòng cực đại (RI) để bảo vệ tải cho phụ tải ngắn hạn ngắn hạn lặp lại Khi phụ tải làm việc thời gian ngắn, phát nóng phụ tải khơng phù hợp với đặc tính rơle nhiệt, nên rơle nhiệt không tác động kịp, phải dùng rơle dòng cực đại tác động nhanh

+ Ví dụ dùng rơle dịng cực đại bảo vệ tải ngắn hạn: ~ ~

CD RM K 2CC 2CC

D § K

Hình 7-12: Sơ đồ dùng rơle dòng cực đại bảo vệ ngắn mạch

K

M R

~ ~ A K

2CC 2CC § D RM RI K

RTh

RI

RM K

M

Trang 221

- Dòng chỉnh định rơle dòng cực đại bảo vệ tải: Icđ.RI = (1,4 ữ 1,5)Iđm (7-21)

- Th−ờng dùng rơle dòng cực đại bảo vệ ngắn mạch (RM) rơle dòng cực đại bảo vệ tải (RI) Tiếp điểm rơle dòng cực đại bảo vệ tải loại tự phục hồi (hình 7-14)

7.2.2c B¶o vƯ điểm không cực tiểu:

- Nhm trỏnh làm việc với điện áp nguồn thấp áp nguồn, tránh tự khởi động lại điện áp nguồn phục hồi

- Th−ờng dùng rơle điện áp (RA), công tắc tơ (CTT), khởi động từ (KĐT), để bảo vệ đểm không cực tiểu

- Chỉnh định điện áp hút, nhả rơle điện áp, công tắc tơ: Uh.RA > Ung.sụt.cp (7-22) Unh.RA Ung.st.cp (7-23) Trong ú:

Uh.RA điện áp hút rơle điện áp, hay công tắc tơ,

khi ng t

Unh.RA điện áp nhả RA, CTT, KĐT

Ung.sụt.cp = 85%Ung.đm ®iƯn ¸p ngn sơt cho phÐp

Ngun lý làm việc bảo vệ sơ đồ hình - 20:

Đặt cơng tắc xoay KC vị trí tiếp đểm KC1 kín, KC2 hở; Đóng cầu dao CD, nếuđiện áp làm việc đạt giá trị cho phép (Ung > 85%Ung.đm) RA tác động, tự trì thơng qua

tiÕp ®iĨm RA(1-3) cđa nã

Quay cơng tắc KC đến vị trí trái (T) K có điện, làm cho động quay Khi điện áp Ung≤ 85%Ung.đm RA nhả làm

K điện động đ−ợc loại khỏi l−ới điện, tránh cho động khỏi bị đốt nóng q nhiệt độ cho phép (vì điện áp thấp dẫn đến dòng tăng dòng cho phép động cơ)

Trang 222

Khi động làm việc, điện nguồn có điện lại, động khơng tự khởi động lại đ−ợc, KC vị trí trái KC1 hở, RA điện điện áp nguồn, có điện lại K khơng có điện

+ Ví dụ dùng rơle điện áp (RA) bảo vệ đểm không cực tiểu:

~Ung

CD

1CC 2CC 2CC RA

K RA RN RN 1 (T) KC1 (P)

RN RN

KC2 K §

1

7.2.2d Bảo vệ thiếu tõ tr−êng:

- Nhằm bảo vệ thiếu kích từ động Khi điện áp hay dịng kích từ động bị giảm, gây tốc độ động cao tốc độ cho phép, dòng điện động lớn dòng cho phép, dẫn đến h− hỏng phần động học máy, làm xấu điều kiện chuyển mạch,

- Dùng rơle dòng điện, rơle điện áp, để bảo vệ thiếu từ tr−ờng

Trang 223

+ Ví dụ dùng rơle dịng điện, rơle điện áp để bảo vệ thiếu từ tr−ờng (hình 7-16)

Nguyên lý bảo vệ: đủ điện áp rơle thiếu từ tr−ờng RTT đóng kín tiếp điểm nó, KC đặt vị trí nên tiếp điểm KC1 kín, RA tác động Quay KC sang vị trí (T) cho động làm việc bình th−ờng

Khi điện áp sụt giá trị cho phép, dịng kích từ giảm thấp đến giá trị: Ikt.Đ = Inh.RTT , Inh.RTT≤ Ikt.min.cp , nên RTT nhả làm K điện, loại động khỏi l−ới điện để bảo vệ động

7.2.2e Bảo vệ liên động:

- Nhằm bảo đảm làm việc an toàn cho mạch (bảo đảm nghiêm ngặt trình tự làm việc hợp lý thiết bị, tránh thao tác nhầm)

- Các thiết bị bảo vệ liên động khí nh−: nút ấn kép, cơng tắc hành trình kép, Và phần tử bảo vệ liên động điện nh−:

Trang 224

Các tiếp điểm khoá chéo công tắc tơ, rơle, làm việc chế độ khác Ví dụ:

~ ~ ~

CC CC A D MT MN N T

T

N T MN T N

N

Đ Hình - 22: Sơ đồ có bảo vệ liên động điện

Ung 1CC K RN K 1CC

+ §

RTT CK§

2CC RA RA RN RTT 2CC

KC1

K KC2

(T) (P)

Hình 7-16: Sơ đồ bảo vệ thiếu, kích từ động cơ

Khi Đ quay thuận, muốn đảo chiều, ấn nút MN T điện N có điện, q trình đảo chiều diễn bình th−ờng Nếu khơng may q trình quay thuận, tiếp điểm T mạch stato bị dính tiếp điểm T mạch cuộn dây N khơng kín lại đ−ợc, nên ấn MN nh−ng N khơng thể có điện đ−ợc, tránh đ−ợc ngắn mạch bên phía stato nh− T N tác động

Nh− liên động điện sơ đồ bảo đảm cho sơ đồ hoạt động bình th−ờng, trình tự làm việc đặt ra, tránh thao tác nhầm

Trang 225

7.2.3 TÝn hiÖu ho¸

- Khi xuất chế độ làm việc xấu nh−ng ch−a cần phải dừng máy thiết bị bảo vệ hoạt động làm cho thiết bị tín hiệu báo cho ng−ời vận hành biết để xử lý kịp thời

- Khi tín hiệu báo mà khơng đ−ợc xử lý kịp thời thiết bị bảo vệ tác động đình làm việc hệ thống truyền động điện

- Thiết bị tín hiệu hố: Âm thanh: chng, cịi, ; ánh sáng: đèn, mầu, ; Cờ báo: rơle tín hiệu,

VÝ dô:

Trang 226

Sơ đồ hình 6-23 hoạt động bình th−ờng Nếu nh− tải rơle nhiệt tác động, làm RA đến K điện, loại động khỏi tình trạng nguy hiểm, đồng thời đóng tiếp điểm làm đèn đỏ ĐĐ sáng lên, báo cho ng−ời vận hành biết để xử lý, sau xử lý xong, ng−ời vận hành ấn reset RN vận hành lại đ−ợc

Cịn bị ngắn mạch động rơle bảo vệ dòng cực đại RM tác động, loại động khỏi tình trạng nguy hiểm, đồng thời đóng tiếp điểm làm cho chng Chg kêu lên, báo cho ng−ời vận hành biết để xử lý kịp thời, sau xử lý xong, ng−ời vận hành ấn reset RM vận hành lại đ−ợc

~Ung

A

2CC 2CC RM RA

RA RN RM (T) KC1 (P)

K

KC2 K

RN RN 1

ĐĐ RN

câu hái «n tËp

1 Dựa vào sở để ng−ời ta đ−a nguyên tắc điều khiển tự động theo thông số thời gian, tốc độ, dịng điện, hành trình, v.v… ?

3 Tại xảy cố hệ thống truyền động điện tự động ? cách khắc phục cố nh− ?

4 Phân tích bảo vệ ngắn mạch, bảo vệ tải, bảo bệ điểm không cực tiểu, bảo vệ thiếu từ tr−ờng, bảo vệ liên động ? Giải thích nguyên lý bảo vệ mạch điển hình t−ơng ứng với bảo vệ ?

5 Tín hiệu hóa ? Các mạch tính hiệu hóa có tác dụng hệ thống truyền động điện tự động ?

môc lôc

Ch−ơng 1: Khái niệm chung hệ thống truyền động điện

Đ1.1 Khái niệm chung (tr1)

1.2 Cu trúc phân loại hệ thống truyền động điện (tr2)

Đ1.3 Đặc tính máy sản xuất động điện (tr4)

§1.4 Các trạng thái làm việc hệ thống TĐĐ TĐ (tr8)

Đ1.5 Tính đổi đại l−ợng học tr11)

Đ1.6 Ph−ơng trình động học hệ thống TĐĐ TĐ (tr14)

Đ1.7 Điều kiện ổn định hệ thống TĐĐ TĐ (tr15)

Đ1.8 Động học hệ thống TĐĐ TĐ (tr16) Ch−ơng 2: Đặc tính ng c in

Đ2.1 Khái niệm chung (tr20)

Đ2.2 Đặc tính động chiều kích từ độc lập (tr21)

Đ2.3 Đặc tính động chiều kích từ nối tiếp (tr44)

Đ2.4 Đặc tính động không đồng (tr56)

Đ2.5 Đặc tính động đồng (tr86)

Chơng 3: Điều chỉnh thông số đầu hệ TĐĐ TĐ

Đ3.1 Khái niện chung (tr92)

Đ3.2 Các tiêu chất lợng (tr95)

Đ3.3 Điều chỉnh tốc độ động chiều (tr99)

Đ3.4 Điều chỉnh tốc độ động không đồng (tr104)

Đ3.5 Điều chỉnh tự động tốc độ thông số đầu (tr118)

Ch−ơng 4: Điều chỉnh tốc độ biến đổi

Đ4.1 Hệ Bộ biến đổi - Động chiều (tr128)

Đ4.2 Hệ Bộ biến đổi - Động không đồng (tr138)

Ch−ơng 5: Quá trình truyn ng in

Đ5.1 Khái niệm chung (tr148)

Đ5.2 Quá trình độ học Unguồn = const

vµ Mdòng() tuyến tính (tr150

5.3 Quỏ trình độ học Unguồn = const

Mdòng() phi tuyến (tr167)

Đ5.4 Quá trình độ học Unguồn = var (tr171

Đ5.5 Quá trình độ điện - hệ thống TĐĐ (tr176)

Ch−ơng 6: Chọn công suất động

Đ6.1 Khái niệm chung (tr178)

6.2 Cỏc ch tiêu chất l−ợng chọn công suất động (tr181 Đ6.3 Chọn động điện không điều chỉnh tốc độ (tr184)

Đ6.4 Chọn động điện có điều chỉnh tốc độ (tr191

Đ6.5 Kiểm nghiệm công suất động điện (tr194)

Ch−ơng 7: Hệ thống điều khiển tự động TĐĐ

Đ7.1 Các nguyên tắc điều khiển tự động (tr202)

§7.2 Các mạch bảo vệ tín hiệu hóa (tr218)

tài liệu tham khảo

Cơ sở Truyền động điện tự động, tập & 2, Bùi Đình Tiếu - Phạm Duy Nhi, NXB Đại học trung học chuyên nghiệp, 1982 Cơ sở Truyền động điện tự động, M.G TSILIKIN - M.M.XOCOLOV - V.M.TEREKHOV - A.V.SINIANXKI, ng−ời dịch Bùi Đình Tiếu - Lê Tịng - Nguyễn Bính, NXB Khoa học & Kỹ thuật, 1977

Truyền động điện, Bùi Quốc Khánh - Nguyễn Văn Liễn - Nguyễn Thị Hiền, NXB Khoa học & Kỹ thuật, 1998

Điều chỉnh từ động truyền động điện, Bùi Quốc Khánh - Phạm Quốc Hải - Nguyễn Văn Liễn - D−ơng Văn Nghi, NXB Khoa học & Kỹ thuật, 1998

Trang bị điện - điển tử máy gia công kim loại, Nguyễn Mạnh Tiến - Vũ Quang Hồi, NXB Giáo dục, 1994

Trang bị điện - điện tử máy công nghiệp dùng chung, Vũ Quang Hồi - Nguyễn Văn Chất - Nguyễn Thị Liên Anh, NXB Gi¸o dơc, 1994

Phân tích tổng hợp hệ thống điều khiển tự động truyền động điện, Trịnh Đình Đề, NXB Khoa học & Kỹ thuật, 1993 Điện tử công suất, Nguyễn Bính, NXB Khoa học & Kỹ thuật, 1995