2.4.4.1. Hóm tỏi sinh :
Hóm tỏi sinh xảy ra khi tốc độ của rụto lớn hơn tốc độ đồng bộ 1 khi đang làm việc ở trạng thỏi động cơ thỡ từ trường quay cắt cỏc thanh dẫn của cuộn dõy stato và rụto theo chiều như nhau, nờn sức điện động stato E1 và sức điện động rụto E2 trựng pha nhau, cũn khi hóm tỏi sinh E1 vẫn giữ chiều như cũ cũn
sức điện động E2 cú chiều ngược lại vỡ khi đú >1, cỏc thanh dẫn rụto cắt từ trường quay theo chiều ngược lại
Dũng điện trong cuộn dõy rụto được tớnh:
Ta thấy rằng khi chuyển sang trạng thỏi hóm tỏi sinh S < 0, như vậy chỉ cú thành phần tỏc dụng của dũng điện rụto đổi chiều, do đú mụmen đổi chiều, cũn thành phần phản khỏng vẫn giữ chiều như cũ: ở trong trạng thỏi hóm tỏi sinh động cơ làm việc như một
mỏy phỏt điện song song với lưới, trả cụng suất tỏc dụng về lưới, cũn vẫn tiờu thụ cụng suất phản khỏng để duy trỡ từ trường quay.
Những động cơ khụng đồng bộ điều chỉnh tốc độ bằng phương phỏp tần số hoặc số đụi cực. Khi giảm tốc cú thể thực hiện hóm và tỏi sinh.
Trờn hỡnh 2.38 đoạn đặc tớnh hóm tỏi sinh là b12,b13, ở đú 12hoặc 13
(a) (b)
Hỡnh 2.34: Đặc tớnh cơ hóm tỏi sinh khi thay đổi T (a) khi tải thế năng (b)
Với những động cơ khụng đồng bộ sử dụng trong hệ truyền động cú tải là thế năng, cú thể thực hiện hóm tỏi sinh hạ tải trọng với tốc độ >-1 trờn hỡnh 2.38b: là đoạn hóm tỏi sinh khi hạ tải ứng với đường đặc tớnh cơ này, từ trường quay đó đổi chiều bằng cỏch đổi thứ tự hai trong ba pha điện ỏp stato.
2.4.4.2. Hóm ngược :
* Hóm ngược nhờ thờm điện trở phụ vào mạch phần ứng :
Hóm ngược xảy ra khi động cơ đàn làm việc ta đúng vào mạch phần ứng (rụto) điện trở phụ đủ lớn. Giả sử động cơ đang làm việc tại điểm A trờn đặc tớnh cơ 1 gúc phần tư I để nõng tải với tốc độ (hỡnh 2.39). Lỳc này cỏc tiếp điểm K đúng lại để dừng vật và hạ
xuống. Động cơ được nối thờm điện trở phụ Rp vào mạch phần ứng nhờ mở cỏc tiếp điển
Hỡnh 2.35: Đặc tớnh hóm ngược khi thờm Rp
Ở chế độ này, mụmen động cơ sinh ra là mụmen cản chuyển động xuống của vật cũn mụmen tải trọng là mụmen gõy ra chuyển động xuống. Động cơ làm việc ở chế độ mỏy phỏt.
* Hóm ngược nhờ đảo thứ tự 2 trong 3 pha cấp cho Stator :
Hóm ngược xảy ra khi động cơ đang làm việc ta đổi thứ tự hai trong ba pha
điện ỏp đặt vào stato. Giả sử động cơ đang đúng điện quay thuận (hỡnh 2.40a) làm việc với tải cú mụmen phản khỏng tại điểm A trờn đặc tớnh cơ tự nhiờn 1 (hỡnh
2.40d). Để hóm mỏy động cơ được đảo chiều quay nhờ đảo chỗ hai trong ba pha (hỡnh 2.40b) cấp điện cho stato.
Động cơ chuyển điểm làm việc từ A trờn đặc tớnh cơ 1 sang B trờn đặc tớnh cơ 2 với cựng tốc độ (do quỏn tớnh cơ). Quỏ trỡnh hóm nối ngược băt đầu. Khi tốc độ động cơ giảm theo đặc tớnh 2 tới điểm D thỡ ự = 0. Lỳc này nếu cắt điện thỡ động cơ sẽ dừng. Đoạn hóm ngược (MĐ < 0, ựĐ > 0) là BD. Nếu khụng cắt điện khi ự = 0 thỡ trường hợp ở hỡnh (2.40d), động cơ cú mụmen MĐ > Mc nờn bắt đầu tăng tốc, mở mỏy quay ngược lại theo đặc tớnh cơ 2 và làm việc ổn định tại điểm E với tốc độ ựE theo chiều ngược lại.
(d)
Hỡnh 2.36: Sơ đồ nối dõy (a,b,c)
Đặc tớnh hóm ngược (d) khi hóm ngược nhờ đảo chiều quay.
Khi động cơ hóm nối ngược theo đặc tớnh cơ 2, điểm B ứng với mụmen (õm) trị số
nhỏ nờn tỏc dụng hóm khụng hiệu quả. Thực tế phải tăng cường mụmen hóm ban đầu (Mh
~ 2,5Mđm) nhờ vào đảo chiều quay của từ trường stato vừa đưa thờm điện trở phụ ngược
theo đặc tớnh 4 (đoạn KL) với mụmen hóm ban đầu Mk đủ lớn. Tới điểm L thỡ ự = 0. Lỳc
này nếu cắt điện thỡ động cơ sẽ dừng. Nếu khụng cắt điện thỡ động cơ sẽ tăng tốc theo chiều ngược lại tới điểm N. Nếu lỳc này lại cắt điện trở phụ thỡ động cơ sẽ chuyển điểm làm việc sang đặc tớnh cơ 2 và tăng tốc tiếp tới điểm E. Trường hợp điện trở phụ quỏ lớn,
động cơ cú đặc tớnh 3 khi hóm nối ngược thỡ quỏ trỡnh hóm kết thỳc tại điểm I. Động cơ khụng thể tăng tốc chạy ngược lại vỡ |MI| < |Mc|
Chỳ ý: Trong cả hai trường hợp hóm ngược vỡ 1
11 1 S nờn dũng điện rụto
cú giỏ trị lớn. Mặt khỏc vỡ tần số dũng điện rụto f2 = S f1 lớn, nờn điện khỏng X2’ lớn, do đú mụmen nhỏ. Vỡ vậy để tăng cường mụmen hóm và hạn chế dũng điện rụto ta cần đưa thờm điện trở phụ đủ lớn vào mạch rụto. Điện trở này cú thể ứng với dũng điện hóm ban đầu.
2.4.4.3. Hóm động năng :
Trạng thỏi hóm động năng xẩy ra khi động cơ đang quay ta cắt stato động cơ khỏi nguồn điện xoay chiều, rồi đúng vào nguồn một chiều. Người ta chia hóm động năng của động cơ loại này thành hai dạng: Hóm động năng kớch từ độc lập và hóm động năng tự kớch.
* Hóm động năng kớch từ độc lập (kớch từ ngoài) :
Để hóm động năng kớch từ độc lập một động cơ khụng đồng bộ rụto dõy quấn, ta phải cắt stato ra khỏi lưới điện xoay chiều (mở cỏc tiếp điểm K) rồi cấp vào stato dũng
điện một chiều để kớch từ (đúng cỏc tiếp điểm H). Thay đổi dũng kớch từ nhờ Rkt (hỡnh
2.37)
Hỡnh 2.37:Sơ đồ nguyờn lý hóm động năng
Vỡ cuộn stato là 3 pha nờn khi cấp kớch từ một chiều phải tiến hành đổi nối và cú thể thực hiện theo một trụng cỏc sơ đồ (hỡnh 2.38)
Hỡnh 2.38:Sơ đồ đấu dõy mạch stato và đồ thị vộc tỏ sức điện động
Khi cắt stato khỏi nguồn xoay chiều rồi đúng vào nguồn một chiều thỡ dũng một chiều này sinh ra một từ trường đứng yờn so với stato. Giả sử từ thụng cú chiều như mũi tờn (hỡnh 2.43). Rụto động cơ theo quỏn tớnh vẫn quay theo chiều cụ thể như trờn hỡnh vẽ và cỏc thanh dẫn rụto sẽ cắt từ trường đứng yờn. Nờn xuất hiện trong nú một sức điện động cảm ứng e2. Xỏc định chiều của e2 theo quy tắc bàn tay phải và ứng với ký hiệu dấu (+) khi sức điện động cú chiều đi vào và kớ hiệu
dấu (•), khi sức điện động cú chiều đi ra. Vỡ rụto kớn mạch nờn b2 lại sinh ra dũng i1 cựng chiều. Tương tỏc giữa dũng điện i2 và từ trường đứng yờn tạo nờn sức điện động F cú chiều xỏc đinh theo quy tắc bàn tay trỏi. Lỳc F sinh ra mụmen hóm cú chiều ngược với chiều quay của rụto làm cho rụto quay chậm lại và sức điện động e2 cũng giảm dần.
Hỡnh 2.39: Nguyờn lý tạo mụmen hóm động năng
Động cơ làm việc ở chế độ mỏy phỏt điện. Động năng của hệ qua động cơ sẽ biến đổi thành điện năng tiờu thụ trờn điện trở ở mạch rụto (điện trở cuộn ứng và điện trở nối thờm vào mạch phần ứng nếu cú). • • • • • F i2 F Mh
Giả sử trước khi hóm, động cơ làm việc tại điểm A trờn đặc tớnh cơ 1(hỡnh 3- 30) thỡ hóm động năng, động cơ chuyển sang làm việc tại điểm B trờn đặc tớnh hóm động năng 2 ở gúc phần tư II (hỡnh 2.40).
Hỡnh 2.40: Đặc tớnh hóm động năng kớch từ độc lập
Tốc độ động cơ giảm dần theo đặc tớnh hóm về O theo đoạn BO. Tại điểm O, động cơ sẽ dừng nếu tải là phản khỏng. Nếu tải cú tớnh chất thế năng thỡ động cơ sẽ bị kộo quay ngược, ổn định tại điểm D (gúc phần tư IV).
Điện trở mạch rụto và dũng kớch từ cấp cho stato lỳc hóm động năng cú ảnh hưởng tới dạng đặc tớnh cơ khi hóm. Thay đổi điện trở hóm ở mạch rụto theo sơ đồ (hỡnh 2.41a).
(a) (b)
Hỡnh 2.41: a) Sơ đồ nguyờn lý hóm động năng kớch từ độc lập b) Cỏc đặc tớnh cơ khi hóm động năng kớch từ độc lập
Trờn hỡnh 2.41b, đường đặc tớnh hóm 1 và 2 ứng với cựng một dũng kớch từ (Ikt1 = Ikt2). Nhưng điện trở hóm trong mạch rụto khỏc nhau (Rh1 < Rh2). Đường đặc tớnh hóm 3 và 4 cú dũng kớch từ nhỏ hơn đặc tớnh hóm 1 và 2 (Ikt3 = Ikt4 < Ikt1 = Ikt2) và ứng với điện trở hóm khỏc nhau trụng mạch rụto (Rh3 < Rh4)
Cỏc đặc tớnh hóm 1 và 3 ứng với cỏc dũng kớch từ khỏc nhau (Ikt1 > Ikt3) nhưng cựng một giỏ trị điện trở hóm (Rh1 = Rh3)
*. Hóm động năng tự kớch :
Đối với hóm động tự kớch, nguồn một chiều được tạo ra từ năng lượng mà động cơ đó tớch luỹ được, sơ đồ nguyờn lý này thể hiện trờn hỡnh 2.42a,b
Hỡnh 2.42: Sơ đồ nguyờn lý hóm động năng tự kớch
Trong cỏch hóm động năng kớch từ độc lập (hay kớch từ ngoài). Từ trường lỳc này hóm được tạo ra nhờ nguồn một chiều từ bờn ngoài và cú giỏ trị khụng đổi. Trong cỏch hóm động năng tự kớch từ, từ trường lỳc hóm được tạo do chớnh dũng điện cảm ứng của phần ứng. Dũng cảm ứng xoay chiều sẽ được chỉnh lưu rồi cấp lại kớch từ qua điện trở hạn chế (hỡnh 2.42b). Từ trường hóm sẽ yếu dần khi tốc độ động cơ giảm (vỡ suất điện động cảm ứng giảm).
Hỡnh 2.43: Đặc tớnh cơ khi hóm bằng tụ điện
(b) (a) (a)
Hỡnh 2.43, trỡnh bày sơ đồ nguyờn lý nối động cơ để hóm bằng tụ điện. Cỏc tụ điện nối tam giỏc mắc song song với động cơ và chỳng được nạp điện đầy khi động cơ làm việc tại điểm làm việc (hỡnh 2.43) trờn đặc tớnh cơ 1.
Khi cắt động cơ ra khỏi lưới điện thỡ cỏc tụ điện sẽ phúng điện và tạo ra từ trường
quay với tốc độ khụng tải lý tưởng '
0
, thấp hơn nhiều so với tốc độ khụng tải lý tưởng
của đặc tớnh cơ 1. Do tốc độ làm việc LVlớn hơn nhiều ' 0
nờn động cơ chuyển sang hóm
tỏi sinh tại điểm B trờn đặc tớnh 2. Tốc độ động cơ giảm nhanh theo đặc tớnh 2 xuống tốc
độ '
0
. Trị số điện dung của tụ điện càng lớn thỡ mụmem hóm ban đầu càng lớn và tốc độ
khụng tải lý tưởng ' 0
càng nhỏ (đường đặc tớnh 3). Nghĩa là quỏ trỡnh hóm kộo xuống tốc
độ thấp hơn, hóm hiệu quả hơn. Giỏ trị điện dung của tụ cần chọn sao cho dũng điện hóm ban đàu khụng vượt quỏ dũng điện mở mỏy với sơ đồ hỡnh 2.43 thỡ
C=3185.k. ,( F) U I m Th (2.71)
Trong đú: Ith : Dũng từ hoỏ một pha của động cơ (A)
Uđm: Điện ỏp dõy định mức (V)
k: Hệ số quyết định mụmen hóm hay dũng điện hóm ban đầu thường chọn K = 4 – 6.
Quỏ trỡnh hóm bằng tụ điện sẽ kết thỳc khi tốc độ giảm cũn (30 – 40)% giỏ trị tốc độ định mức và lỳc này động cơ đó bị tiờu hao 3/4 cơ năng dự trữ được khi làm việc. Để dừng hoàn toàn động cơ cú thể dựng phanh.
Cõu hỏi ụn tập
1. Cú thể biểu diễn phương trỡnh đặc tớnh cơ của động cơ một chiều kớch từ độc lập bằng mấy dạng? Hóy viết cỏc dạng phương trỡnh đú? Giải thớch cỏc đại lượng trong phương trỡnh và cỏch xỏc định cỏc đại lượng đú? Vẽ dạng đặc tớnh cơ điện và đặc tớnh cơ ĐM ĐL?
2. Đơn vị tương đối là gỡ? Đơn vị tương đối của cỏc đại lượng điện, cơ của động cơ ĐM ĐL được xỏc định như thế nào? Viết phương trỡnh đặc tớnh cơ ở dạng đơn vị tương đối? í nghĩa của việc sử dụng phương trỡnh dạng đơn vị tương đối?
3. Độ cứng đặc tớnh cơ của ĐMđl cú biểu thức xỏc định như thế nào? Giỏ trị tương đối của nú? Biểu thị quan hệ giữa độ cứng với sai số tốc độ và điện trở mạch phần ứng (theo đơn vị tương đối). í nghĩa của độ cứng đặc tớnh cơ ?
4. Cỏch vẽ đặc tớnh cơ của ĐMđl ? Cỏch xỏc định cỏc đại lượng: Mđm, đm, 0, Inm, Mnm, … để vẽ đường đặc tớnh này ?
5. Cú những thụng số nào ảnh hưởng đến dạng đặc tớnh cơ của ĐMđl ? họ đặc tớnh cơ nhõn tạo khi thay đổi thụng số đú ? Sơ đồ nối dõy, phương trỡnh đặc tớnh, dạng của cỏc họ đặc tớnh nhõn tạo, nhận xột về ứng dụng của chỳng ?
6. Tại sao khi khởi động ĐMđl thường phải đúng thờm điện trở phụ vào mạch phần ứng động cơ ? Cỏc dũng điện khởi động lớn nhất và nhỏ nhất khi khởi động ĐMđl thường khống ở mức nào ? Vẽ cỏc đặc tớnh cơ khi khởi động ĐMđl với 2 cấp điện trở khởi động ?
7. Động cơ ĐMđl cú mấy phương phỏp hóm ? Điều kiện để xảy ra cỏc trạng thỏi hóm đú ? Sơ đồ nối dõy động cơ khi thực hiện cỏc trạng thỏi hóm ? Ứng dụng thực tế của cỏc trạng thỏi hóm đú ? Giải thớch quan hệ về chiều tỏc dụng của cỏc đại lượng điện và chiều truyền năng lượng trong hệ ở cỏc trạng thỏi hóm ?
8. Sự khỏc nhau giữa động cơ một chiều kớch từ nối tiếp với ĐMđl về cấu tạo, từ thụng, dạng đặc tớnh cơ, cỏc phương phỏp hóm ? Cú nhận xột gỡ về đặc điểm và khả năng ứng dụng của ĐMnt thực tế ?
9. Cú thể biểu thị phương trỡnh đặc tớnh cơ của động cơ khụng đồng bộ bằng những biểu thức nào ? Viết cỏc phương trỡnh đú, giải thớch cỏc đại lượng và cỏch xỏc định cỏc đại lượng đú khi viết phương trỡnh và dựng đặc tớnh cơ ?
10. Cỏch vẽ đặc tớnh cơ tự nhiờn theo cỏc số liệu định mức trong catalo: dạng chớnh xỏc, dạng gần đỳng và dạng tuyến tớnh húa ?
11. Biểu thức xỏc định độ cứng đặc tớnh cơ ? Biểu thị quan hệ giữa độ cứng đặc tớnh cơ với độ trượt định mức và điện trở mạch rụto của động cơ ĐK ?
12. Cú những thụng số nào ảnh hưởng đến dạng đặc tớnh cơ của động cơ ĐK ? Cỏch nối dõy động cơ ĐK để tạo ra đặc tớnh cơ nhõn tạo khi thay đổi cỏc thụng số này ? Dạng cỏc hộ đặc tớnh cơ nhõn tạo và ứng dụng thực tế của chỳng ?
13. Vẽ cỏc dạng đặc tớnh cơ khi khởi động động cơ ĐK hai cấp tốc độ ? Khi khởi động động cơ ĐK, cỏc đại lượng: hệ số trượt tới hạn, mụmen tới hạn thay đổi như thế nào ? Cỏc biểu thức xỏc định cỏc đại lượng đú ? Thường mụmen khởi động lớn nhất của động cơ ĐK bằng bao nhiờu mụmen tới hạn của động cơ ?
14. Động cơ ĐK cú mấy trạng thỏi hóm ? Cỏch nối dõy động cơ để thực hiện cỏc trạng thỏi hóm và điều kiện để xảy ra hóm ? Giải thớch quan hệ năng lượng giữa mỏy sản xuất (tải của động cơ) và động cơ ở từng trạng thỏi hóm ? Ứng dụng thực tế của cỏc trạng thỏi hóm ?
15. Giải thớch ý nghĩa của đặc tớnh cơ và đặc tớnh goỏc của động cơ đồng bộ ? Sự phụ thuộc giữa mụmen cực đại của động cơ với điện ỏp lưới ? Mụmen cực đại ở đặc tớnh gúc cú ý nghĩa như thế nào với đặc tớnh cơ của động cơ ĐĐB ?
Chương 3.