Đặc tính cơ điện của Động cơ điện trong các trạng thái vận hành

MỤC LỤC

Khởi động

Khi giảm từ thông ta thu đợc một họ các đờng đặc tính cơ điện đi qua điểm (0,Inm) còn trên. Trong quá trình khởi động ĐC sẽ làm việc trên một họ các đặc tính cơ nhân tạo có độ dốc giảm dần ứng với việc cắt dần các điện trở phụ.

Các trạng thái hãm

ĐC làm việc nh một máy phát nối tiếp với lới điện biến điện năng nhận từ lới và cơ năng trên trục thành nhiệt năng đốt nóng tổng trở mạch phần ứng vì vậy tổn thất lớn. Biểu thức (1.35) cho thấy dòng điện hãm có chiều ngợc với chiều làm việc ban đầu và nó có trị số khá lớn vì vậy điện trở phụ đa vào phải có giá trị đủ lớn để hạn chế dòng điện hãm ban đầu Ihđ trong phạm vi cho phép (Ihđ ≥ (2 ữ 2,5)Iđm) và phơng trình đặc tính cơ có.

Hình 1.17. Đặc tính hãm ngược  của ĐC một chiều kích từ độc lập
Hình 1.17. Đặc tính hãm ngược của ĐC một chiều kích từ độc lập

R KTRf

Động cơ chuyển sang làm việc tại điểm b trên đặc tính biến trở, mô men động cơ đổi chiều chống lại chiều quay của ĐC nên tốc độ giảm theo đoạn bc. Hãm động năng là trạng thái động cơ làm việc nh một máy phát mà năng lợng cơ học của động cơ tích luỹ đợc trong quá trình làm việc trớc đó biến thành điện năng tiêu tán trong mạch hãm dới dạng nhiệt.

R KTRh

Tuy nhiên, nếu Mc là thế năng thì động cơ sẽ quay theo chiều ngợc lại dới tác dụng của tải trọng đến làm việc ổn định tại điểm M = Mc,. Muốn thực hiện hãm động năng tự kích, khi động cơ đang quay ta cắt phần ứng và mạch kích từ của động cơ ra khỏi lới đồng thời đóng vào một điện trở hãm.

KCIU -

Khởi động

Để hạn chế dòng điện khởi động, ngời ta đa thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng.

Trạng thái hãm của động cơ một chiều kích từ nối tiếp

Khi động cơ đang quay, muốn thực hiện hãm ta cắt phần ứng động cơ khỏi nguồn điện một chiều và đóng vào một điện trở hãm. Cuộn kích từ đợc nối vào một điện trở phụ sao cho dòng kích từ lúc này có chiều nh cũ và có trị số không đổi bằng dòng Iktđm.

E CKT

Phơng trình đặc tính cơ

Ngoài ra khi nghiên cứu các hệ truyền động sử dụng động cơ KĐB ngời ta quan tâm nhiều đến trạng thái làm việc của động cơ nên các đờng đặc tính cơ lúc này thờng biểu diễn trong khoảng tốc độ 0 ≤ s ≤ sth. Ngoài ra, đối với động cơ công suất lớn làm việc với phụ tải bơm và quạt gió ta còn sử dụng phơng pháp tăng dần điện áp để hạn chế dòng khởi động. Nh- ng khi thay đổi số đôi cực sẽ phải thay đổi cách đấu dây ở stato động cơ nên một số thông số nh Uf, If, X1 có thể thay đổi và do đó tuỳ từng trờng hợp sẽ ảnh hởng đến mô men tới hạn Mth.

Hình 1.29. Đặc tính dòng điện Stato (a) và đặc tính dòng Rô to (b) của ĐC KĐB
Hình 1.29. Đặc tính dòng điện Stato (a) và đặc tính dòng Rô to (b) của ĐC KĐB

Khởi động

Đó là bài toán tìm quy luật tối u trong chế độ làm việc tĩnh của hệ truyền động.

Đặc tính cơ trong các trạng thái hãm a. Hãm tái sinh

Ta thấy rằng khi chuyển sang hãm tái sinh s < 0, nh vậy chỉ có thành phần tác dụng của dòng điện rô to đổi chiều, do đó mô men đổi chiều, còn thành phần phản kháng vẫn giữ. Những động cơ KĐB điều chỉnh tốc độ bằng phơng pháp tần số hoặc số đôi cực khi giảm tốc độ có thể thực hiện hãm tái sinh. Với những động cơ KĐB đợc sử dụng trong các hệ truyền động có tải là thế năng có thể thực hiện hãm tái sinh hạ tải trọng với tốc độ ω > - ω1.

M CMC

-Hãm ngợc xảy ra khi động cơ đang làm việc ta đa điện trở phụ đủ lớn vào mạch stato, với tải thế năng động cơ sẽ làm việc ổn định tại điểm d (trên hình 1.41). Khi cắt stato khỏi nguồn xoay chiều rồi đóng vào nguồn một chiều thì dòng một chiều này sinh ra một từ trờng đứng yên so với stato, giả sử từ thông Φ có chiều nh mũi tên. Để thành lập phơng trình đặc tính cơ của động cơ KĐB ở trạng thái hãm động năng ta thay thế một cách đẳng trị máy phát đồng bộ có tần số thay đổi bằng chế độ làm việc động cơ KĐB.

Hình 1.43. Sơ đồ nguyên lý hãm động năng của ĐC KĐB: Hãm động năng kích từ độc lập (a);
Hình 1.43. Sơ đồ nguyên lý hãm động năng của ĐC KĐB: Hãm động năng kích từ độc lập (a);

W 1Imc

Vì rô to kín mạch nên e2 lại sinh ra dòng điện i2 cùng chiều và từ trờng đứng yên tạo ra sức từ động F có chiều xác định theo quy tắc bàn tay trái. Khi hãm động năng động cơ KĐB làm việc nh một máy phát điện đồng bộ cực từ ẩn có tốc độ và tần số thay đổi và phụ tải của máy phát này là điện trở mạch rô to. Sức từ động do dòng một chiều thực tế tạo ra phụ thuộc vào cách đấu dây của mạch stato khi hãm và biểu diễn tổng quát bởi biểu thức.

W 1Imc/2

Tự động khống chế truyền động điện

  • Các phần tử cơ bản trong mạch điện-các loại sơ đồ mạch điện
    • Khống chế tự động theo nguyên tắc thời gian 1. Nội dung nguyên tắc

      Trong sơ đồ hình 2-1, phần mạch lực gồm các phần mạch nối vào mạch stato và rotor của động cơ không đồng bộ ba pha rotorr dây quấn và bao gồm: Động cơ xoay chiều không đồng bộ ba pha rotor dây quấn ĐK; các cấp điện trở phụ Rf1 và Rf2 trong các pha mạch rotor; các tiếp điểm chính của các công tắc tơ K, 1G, 2G ; các phần tử đốt nóng của rơle nhiệt RN ; cầu chì CC1 và cầu dao nguồn CD. Thời gian khởi động tăng dần thì tốc độ động cơ tăng dần, đến thời điểm t=t1 (t1 là thời gian chỉnh định của RTh1), đây là thời điểm cần loại cấp điện trở phụ thứ nhất ra khỏi mạch rotor động cơ, lúc này tiếp điểm RTh1(3-7) kín lại làm cho cuộn dây công tắc tơ 1G đợc cấp điện, 1G tác động làm kín mạch các tiếp điểm chính 1G trong mạch rotor động cơ loại cấp điện trở phụ Rf1 ra khỏi mạch rotor động cơ và động chuyển sang khởi động trên đặc tính thứ hai với điện trở phụ còn lại là Rf2. Đồng thời lúc này tiếp điểm 1G trong mạch điều khiển đóng lại cấp điện cho cuộn dây rơle thời gian RTh2 và rơle này bắt đầu đếm thời gian duy trì, đến t=t2 (t2 - t1 là thời gian duy trì của RTh2) là thời điểm cần loại nốt cấp điện trở phụ còn lại ra khỏi mạch rotor động cơ, lúc đó RTh2(3-11) đóng lại làm cho cuộn dây công tắc tơ 2G có điện, 2G đóng các tiếp điểm thờng hở trong mạch rotor động cơ và loại toàn bộ điện trở phụ.

      Do Rf1 bị ngắn mạch nên điện áp trên cuộn dây RTh2 giảm về bằng không (rơle mất điện) và sau thời gian duy trì bằng t2-t1, tức là tại t=t2, tiếp điểm RTh2(9-11) đóng lại nên 2G có điện, 2G tác động nối ngắn mạch nốt cấp điện trở phụ còn lại và động cơ chuyển sang khởi động trên đặc tính tự nhiên, tiến tới điểm làm việc ổn định tơng ứng với giá trị mô men tải, quá trình khởi. Trong sơ đồ hình 2-6: Đ là động cơ một chiều kích từ độc lập; RI là rơ le dòng điện dùng để kiểm tra và tự động khống chế theo dòng rotor động cơ; Rf1 và Rf2 là các điện trở phụ trong mạch rotor động cơ dùng để hạn chế dòng khi khởi động và sẽ đợc loại dần ra trong quá trình khởi động; các công tắc tơ K, 1G, 2G dùng để cấp nguồn và loại dần các điện trở phụ; CD là cầu dao nguồn và CC là cầu chì để bảo vệ ngắn mạch.

        1- Sơ đồ tự động khởi động động cơ xoay chiều không đồng bộ ba pha qua một số cấp
      1- Sơ đồ tự động khởi động động cơ xoay chiều không đồng bộ ba pha qua một số cấp

      KTKN

      Bảo vệ và tín hiệu hoá

        Đặc điểm của các khí cụ này là giữ nguyên trạng thái đặt của chúng, dẫn đến khi mất điện nguồn thì thiết bị ngừng làm việc và nếu ngời vận hành không chuyển công tắc chuyển công tắc điều khiển về vị trí dừng thì khi có điện lới trở lại thiết bị sẽ tự khởi động rất dễ gây nguy hiểm cho ngời và cả thiết bị. Hoạt động bảo vệ thể hiện nh sau: Giả sử ta đang khống chế cho động cơ quay thuận (KC ở vị trí 1, lúc đó KC2 kín mạch còn KC1 và KC3 hở mạch, trớc đó RA đã đ- ợc cấp điện đang làm việc (qua KC1 kín khi để công tắc ở vị trí dừng) và tự duy trì qua tiếp điểm của chính RA, công tắc tơ T đang có điện. Trong sơ đồ này rơ le điện áp RA cũng đợc sử dụng để bảo vệ điện áp thấp (khi. điện áp nguồn giảm quá thấp nếu vẫn cho động cơ làm việc với công suất gần nh cũ thì. dòng động cơ sẽ vợt quá mức cho phép, chất lợng quá trình gia công cũng không đảm bảo, cần tự động cắt điện động cơ): Khi điện áp lới quá thấp làm cho lực hút trong RA không đủ để duy trì trạng thái đóng của tiếp điểm, RA nhả, tiếp điểm thờng hở RA mở ra, cắt điện bản thân RA và các công tắc tơ, dẫn đến cắt điện động cơ.

        Hình 2-10