Chơng I: Khái niệm về công nghệ cán
2.3. Hệ thống biến đổi - động cơ (BBĐ - Đ)
2.3.1. Hệ thống truyền động máy phát - động cơ một chiều (F - Đ)
Hệ thống máy phát động cơ (F - Đ) là hệ truyền động điện mà bộ biến
đổi điện là máy phát điện một chiều kính từ độc lập. Máy phát này thờng do
động cơ sơ cấp không đồng bộ ba pha quay và coi tốc độ quay của máy phát là không đổi.
Tính chất của máy phát điện đợc xác định bởi hai đặc tính: Đặc tính từ hoá là sự phụ thuộc giữa sức điện động máy phát vào dòng điện kích từ và đặc tính tải là sự phụ thuộc vào điện áp trên hai cực của máy và dòng điện tải. Các
đặc tớnh này núi chung là phi tuyến do tớnh chất của lừi sắt, do cỏc phản ứng của dòng điện phần ứng…
Trong tính toán phần đúng có thể tuyến tính hoá đặc tính này.
EF = kF. φF.ωF = kF.ωF .ikF (1-26) Trong đó kF là hệ số kết cấu của máy phát.
e = F ikF
∆φ
∆ là hệ số góc của đặc tính từ hoá.
Nếu dây quấn kính thích của máy phát đợc cấp bởi nguồn áp lý tởng UkF thì.
ikF = kF
kF
U r
sức điện động của máy phát trong trờng hợp này sẽ tỷ lệ với điện áp kích thích bởi hệ số hằng kF, nh vậy có thể coi gần đúng máy phát điện một chiều kính từ độc lập là bộ khuếch đại tuyến tính.
EF = kF.UkF
H2.10. Hệ thống truyền động máy phát - động cơ một chiều (F-D)
Nếu đặt R = RF + Rđ thì có thể viết đợc phơng trình các đặc tính của hệ F - φ nh sau:
ω = k .UF kF Kφ - RI
Kφ ω = k .UF kF
Kφ - ( )2
RI
Kφ .M (2-17)
ω = ω0 (kF,Ukφ) -
k
M U φ β
Biểu thức (2-17) chứng tỏ rằng khi điều chỉnh dòng điện kích thích của máy phát thì điều chỉnh đợc tốc độ không tải của hệ thống còn độ cứng đặc
tính cơ thì giữa nguyên. Cũng có thể điều chỉnh kích từ của động cơ để có dải
điều chỉnh tốc độ rộng hơn.
2.3.1.2. Các chế độ làm việc của hệ F - D
Với sơ đồ cơ bản nh hình 2-16 động cơ chấp hành Đ, động cơ chấp hành Đ có thể làm việc ở cả hai chế phía: kích thích máy phát F và kích thích
động cơ Đ, hãm động năng hi dòng kích thích máy phát bằng không hãm tác sinh khi giảm tốc độ hoặc khi đảo chiều dòng kích từ, hãm ngợc ở cuối giai
đoạn hãm tái sinh đảo chiều khi làm việc ổn định với mômen tải có tính chất thế năng …Hệ F - Đ có đặc tính cơ điện đẩy cả bốn góc phần tử của mặt phẳng toạ độ [ω, M] .
ở góc phần thứ I và thứ III tốc độ quay và mômen quay của động cơ
luôn cùng chiều nhau, sức điện động máy phát và động cơ có chiều ngợc nhau và EF > E , ω > ωo . Côg suất điện từ của máy phát, công suất điện từ và công suất cơ học của động cơ là:
PF = EF.I > 0 F§ = E.I < 0 Pω = M.ω > 0
H 2.11. Đặc tính cơ của hệ F - D
a. Trong chế độ động cơ; b. Trong chế độ hãm tái sinh
Các biểu thức (2-18) cho ta thấy ở góc phần tử thứ I và thứ III năng lợng
đợc vận chuyển thuận từ nguồn → máy phát → động cơ → tải.
Vùng hãm tải sinh nằm ở góc tử thứ II và thứ IV lúc này cho do ω > ωo nên EF > E dòng phần ứng chảy ngợc từ động cơ về máy phát làm cho mômen quay ngợc chiều tốc độ quay vì thế.
PF = EF.I < 0
P§ = E.I > 0 (2-19)
Pcơ = M .ω < 0
Nh vậy, dòng điện ở chế độ hãm tái sinh ngợc chiều với chiều dòng điện ở chế độ động cơ và năng lợng đợc chuyển vận theo chiều từ tải → động cơ → máy phát → nguồn, máy phát F và động cơ Đ dổi chức năng cho nhau.
Vùng hãm ngợc động cơ trong hệ F - Đ đợc gới hạn bởi đặc tính hãm
động năng và trục mômen.
H.2.12. Vùng hãm ngợc động cơ trong hệ F - D
Sức điện động E của động cơ trở nên cùng chiều suất điện động máy phát hoặc do rôto bị kéo quay ngợc bởi ngoại lực tải thế năng, hoặc do chính suất điện động máy phát đảo dấu. Biểu thức tĩnh công suất sẽ là.
PF = EP.I > 0
P§ = E.I > 0 Pcơ = M.ω <0
Hai nguồn suất hiện điện động E và RF cùng chiều và cùng cung cấp cho điện trở phần ứng tạo nhiệt năng tiêu tán trên số.