Đồ án Tìm hiểu những tính chất và yêu cầu các loại động cơ sử dụng trong truyền động điện công nghiệp
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG
ISO 9001:2015
TÌM HIỂU NHỮNG TÍNH CHẤT VÀ YÊU CẦU
CÁC LOẠI ĐỘNG CƠ SỬ DỤNG TRONG
TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN CÔNG NGHIỆP
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY
NGÀNH ĐIỆN TỰ ĐỘNG CÔNG NGHIỆP
HẢI PHÒNG - 2019
1
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG
ISO 9001:2015
TÌM HIỂU NHỮNG TÍNH CHẤT VÀ YÊU CẦU
CÁC LOẠI ĐỘNG CƠ SỬ DỤNG TRONG
TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN CÔNG NGHIỆP
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY
NGÀNH ĐIỆN TỰ ĐỘNG CÔNG NGHIỆP
Sinh viên: Hoàng Tuấn Ngọc
Người hướng dẫn: GS.TSKH. Thân Ngọc Hoàn
HẢI PHÒNG - 2019
2
Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam
Độc lập – Tự Do – Hạnh Phúc
----------------o0o-----------------
NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP
Sinh viên : Hoàng Tuấn Ngọc - MSV : 1412102085
Lớp : ĐC 1801- Ngành Điện Tự Động Công Nghiệp
Tên đề tài : Tìm hiểu những tính chất và yêu cầu các loại động
cơ sử dụng trong truyền động điện công nghiệp
3
LỜI MỞ ĐẦU
Thế kỉ XXI –thế kỉ của công nghệ thông tin, của khoa học kĩ thuật và công
nghệ tự động.Nhằm đáp ứng nhu cầu của sự phát triển,nâng cao năng suất và
chất lượng sản phẩm.Truyền động điện ra đời là một trong những yếu tố quan
trọng:
Truyền động điện có nhiệm vụ thực hiện các công đoạn cuối cùng của
một công nghệ sản xuất.
Truyền động điện là một hệ thống máy móc được thiết kế với nhiệm vụ
biến đổi cơ năng thành điện năng.
Hệ thống truyền động điện có thể hoạt động với tốc độ không đổi hoặc
thay đổi.
Hiện nay khoảng 70-80% các hệ truyền động là loại không đổi, với các hệ
thống này tốc độ hoạt động của động cơ hầu như không cần điều khiển, trừ các
quá trình khởi động và hãm. phần còn lại 20-25% các hệ thống điều khiển được
tốc độ động cơ để phối hợp được các đặc tính động cơ với đặc tính tải yêu cầu.
Với sự phát triển mạnh mẽ của kĩ thuật bán dẫn công suất lớn và kĩ thuật vi
xử lý, các hệ thống điều tốc được sử dụng rộng rãi và là công cụ không thể thiếu
trong quá trình tự động hóa sản xuất. do đó nội dung của tập đồ án chủ yếu tính
toán và điều chỉnh tốc độ động cơ.
Vì kiến thức và thời gian có hạn, kinh nghiệm thực tế không nhiều, nên tập
đồ án này không tránh khỏi những thiếu sót. rất mong được sự đóng góp ý kiến
của quý thầy cô và bạn bè
4
CHƯƠNG 1: CÁC LOẠI ĐỘNG CƠ SỬ DỤNG CHO TRUYỀN ĐỘNG
ĐIỆN Ở CÔNG NGHIỆP
1. Động cơ điện một chiều
1.1. Cấu tạo
Động cơ điện một chiều chia thành 2 phần chính:
-Phần tĩnh ( Stato) Gồm các bộ phận chính sau:
+ Cực từ chính: là bộ phận sinh ra từ trường, gồm lõi sắt cực từ và dây quấn
kích từ.
+ Lõi sắt cực từ làm bằng thép kĩ thuật điện dày ( 0,5 –1) mm ép lại và tán chặt.
+ Dây quấn kích từ được quấn bằng dây đồng bọc cách điện.
+ Cực từ phụ: đặt giữa cực từ chính và dùng để cải thiện điều kiện làm việc của
máy điện và đổi chiều.
+ Lõi thép cực từ phụ có thể là một khối hoặc có thể được ghép bởi các lá thép
tùy theo chế độ làm việc.
+ Gông từ: dùng để làm mạch từ nối liền các cực từ đồng thời làm vỏ máy.
- Phần quay ( rôto) Bao gồm các bộ phận chính sau:
+ Lõi thép phần ứng: dùng để dẫn từ, thường dùng những tấm thép kĩ thuật điện
dày 0,5mm phủ cách điện mỏng ở hai mặt rồi ép chặt lại để giảm tổn hao do
dòng điện xoáy gây lên. Trong máy điện nhỏ, lõi thép phần ứng được ép trực
tiếp vào trục. Trong máy điện lớn, giữa trục và lõi sắt có đặt giá rôto.
+ Dây quấn phần ứng: là phần sinh ra sức điện động và có dòng điện chạy qua.
Dây quấn phần ứng thường làm bằng đồng có bọc cách điện. Trong máy điện
công suất nhỏ, dây quấn phần ứng dùng dây tiết diện tròn. Trong máy điện công
suất vừa và lớn, dây quấn phần ứng dùng dây tiết diện hình chữ nhật.
+ Cổ góp: dùng để đổi chiều dòng điện xoay chiều thành một chiều.
+ Cơ cấu chổi than: dùng để đưa dòng điện từ phần quay ra ngoài.
5
1.2. Nguyên lý làm việc của động cơ điện một chiều
Khi cho điện áp một chiều U vào hai chổi điện, trong dây quấn phần ứng có
dòng điện Iư. Các thanh dẫn có dòng điện nằm trong từ trường, sẽ chịu lực Fđt
tác dụng làm cho rôto quay.
Khi phần ứng quay được nửa vòng, vị trí các thanh dẫn đổi chỗ cho nhau, do có
phiến góp đổi chiều dòng điện, giữ cho chiều lực tác dụng không đổi, đảm bảo
động cơ có chiều quay không đổi.
Khi động cơ quay, các thanh dẫn cắt từ trường, sẽ cảm ứng sức điện động Eư. Ở
động cơ điện một chiều sức điện động Eư ngược chiều với dòng điện Iư nên sức
điện đông Eư còn được gọi là sức phản diện Phương trình điện áp là
푈 = 퐸ư + 푅ư퐼ư
1.3. Đặc tính động cơ điện một chiều
Động cơ điện một chiều kích từ độc lập: Cuộn kích từ được cấp điện từ nguồn
một chiều độc lập với nguồn điện cấp cho rôto
Hình 1.1- Sơ đồ nguyên lý động cơ điện
một chiều kích từ độc lập
6
Hình 1.2- Sơ đồ nguyên lý động cơ điện
một chiều kích từ song song
Nếu cuộn kích từ và cuộn dây phần ứng được cấp điện bởi cùng một nguồn điện
thì động cơ là loại kích từ song song. Trường hợp này nếu nguồn điện có công
suất rất lớn so với công suất động cơ thì tính chất động cơ sẽ tương tự như động
cơ kích từ độc lập.
Khi động cơ làm việc, rôto mang cuộn dây phần ứng quay trong từ trường của
cuộn cảm nên trong cuộn ứng xuất hiện một sức điện động cảm ứng có chiều
ngược với điện áp đặt vào phần ứng động cơ. Theo sơ đồ nguyên lý trên hình
1.1 và hình 1.2, có thể viết phương trình cân bằng điện áp của mạch phần ứng
(rôto) như sau:
Uư = Eư + (Rư + Rp).Iư
Trong đó:
(1.1)
Uư - điện áp phần ứng động cơ, (V)
Eư - sức điện động phần ứng động cơ (V).
Rư - điện trở cuộn dây phần ứng
Rp - điện trở phụ mạch phần ứng.
Iư - dòng điện phần ứng động cơ.
Rư = rư + rct + rcb + rcp
(1.2)
Trong đó:
rư - Điện trở cuộn dây phần ứng.
7
rct - Điện trở tiếp xúc giữa chổi than và phiến góp.
rcb - Điện trở cuộn bù.
rcp - Điện trở cuộn phụ.
Sức điện động phần ứng tỷ lệ với tốc độ quay của rôto:
P.N
Eu
. K..
(1.3)
2.a
Trong đó:
P.N
K
là hệ số kết cấu của động cơ.
2.a
Φ - Từ thông qua mỗi cực từ.
p - Số đôi cực từ chính.
N - Số thanh dẫn tác dụng của cuộn ứng.
a - Số mạch nhánh song song của cuộn ứng.
Hoặc ta có thể viết:
Eu Ke ..n
2.n
(1.4)
n
Và:
60
9,55
K
Ke
0,105.K
9,55
Nhờ lực từ trường tác dụng vào dây dẫn phần ứng khi có dòng điện, rôto quay
dưới tác dụng của mômen quay:
M K..Iu
(1.5)
Từ hệ 2 phương trình (1.1) và (1.3) ta có thể rút ra được phương trình đặc tính
cơ điện biểu thị mối quan hệ ф = f(I) của động cơ điện một chiều kích từ độc
lập như sau:
Ru R
K.
Uu
p Iu
(1.6)
K.
8
Từ phương trình (1.5) rút ra Iư thay vào phương trình (1.6) ta được phương
trình đặc tính cơ biểu thị mối quan hệ ω = f(M) của động cơ điện một chiều kích
từ độc lập như sau:
Ru Rp
Uu
(1.7)
M
K. (K.)2
Có thể biểu diễn đặc tính cơ dưới dạng khác:
0
(1.8)
Uu
Trong đó:
gọi là tốc độ không tải lý tưởng.
0
K.
Ru Rp
(K.)2
gọi là độ sụt tốc độ
M
Phương trình đặc tính cơ (1.7) có dạng hàm bậc nhất y = B + Ax, nên đường
biểu diễn trên hệ tọa độ (M0ω) là một đường thẳng với độ dốc âm. Đường đặc
Uu
tính cơ cắt trục tung 0ω tại điểm có tung độ:
.
0
K.
Tốc độ ω0 được gọi là tốc độ không tải lý tưởng khi không có lực cản nào cả.
Đó là tốc độ lớn nhất của động cơ mà không thể đạt được ở chế độ động cơ vì
không bao giờ xảy ra trường hợp MC = 0.
Hình 1.3 - Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập
Khi phụ tải tăng dần từ MC = 0 đến MC = Mđm thì tốc độ động cơ giảm dần từ ω0
đến ωđm. Điểm A(Mđm,ωđm) gọi là điểm định mức.
9
Rõ ràng đường đặc tính cơ có thể vẽ được từ 2 điểm ω0 và A. Điểm cắt của đặc
tính cơ với trục hoành 0M có tung độ ω = 0 và có hoành độ suy từ phương trình
(1.7):
Uđm
(1.9)
M Mnm K.đm
K.đm .Inm
Ru
Hình 1.4 - Đặc tính cơ tự nhiên của động cơ điện một chiều kích từ độc lập
Mômen Mnm và Inm gọi là mômen ngắn mạch và dòng điện ngắn mạch. Đó là
giá trị mômen lớn nhất và dòng điện lớn nhất của động cơ khi được cấp điện
đầy đủ mà tốc độ bằng 0. Trường hợp này xảy ra khi bắt đầu mở máy và khi
động cơ đang chạy mà bị dừng lại vì bị kẹt hoặc tải lớn quá kéo không được.
I (10 20)I
Dòng điện Inm này lớn và thường bằng:
nm
đm
Nó có thể gây cháy hỏng động cơ nếu hiện tượng tồn tại kéo dài.
2. Động cơ điện xoay chiều
2.1. Cấu tạo
Động cơ điện xoay chiều 3 pha gồm có 2 phần chính:
• Phần cảm: gồm 3 cuộn dây đặt lệch nhau 1200 trong không gian và được cấp
điện xoay chiều 3 pha để tạo ra từ trường quay. Phần cảm thường đặt ở stator.
Các cuộn dây pha phần cảm có thể nối theo hình sao hay tam giác tùy theo điện
áp của mỗi cuộn dây pha và tùy theo điện áp lưới điện.
• Phần ứng: Cũng gồm 3 cuộn dây và thường đặt ở roto. Tùy theo kết cấu của
ba cuộn day phần ứng mà động cơ điện xoay chiều ba pha chia ra hai loại:
10
Khi 3 cuộn dây phần ứng kết hợp thành một lồng trụ như hình sau với các
thanh dẫn bằng nhôm thì roto được gọi là ro to lồng sóc.
Khi 3 cuộn dây phần ứng bằng dây đồng được nối hình sao và 3 đầu dây
được đưa ra qua hệ vòng trượt-chổi than để nối với điện trở mạch ngoài thì roto
được gọi là roto dây quấn
2.2. Nguyên lý hoạt động
Khi có dòng điện ba pha chạy trong dây quấn stato thì trong khe hở không khí
suất hiện từ trường quay với tốc độ n1 = 60f1/p (f1 là tần số lưới điện ; p là số
cặp cực ; tốc độ từ trờng quay ) .Từ trường này quét qua dây quấn nhiều pha tự
ngắn mạch nên trong dây quấn rotor có dòng diện I2 chạy qua . Từ thông do
dòng điện này sinh ra hợp với từ thông của stator tạo thành từ thông tổng ở khe
hở . Dòng điện trong dây quấn rotor tác dụng với từ thông khe hở sinh ra
moment . Tác dụng đó có quan hệ mật thiết với tốc độ quay n của rotor . Trong
những phạm vi tồc độ khác nhau thì chế độ làm việc của máy cũng khác nhau .
Sau đây ta sẽ nghiên cứu tác dụng của chúng trong ba phạm vi tốc độ . Hệ số
trượt s của máy :
11
Như vậy khi n = n1 thì s = 0 , còn khi n = 0 thì s = 1 ; khi n > n1 ,s < 0 và rotor
quay ngược chiều từ trường quay n < 0 thì s > 1
2.3. Đặc tính động cơ điện xoay chiều
Đặc tính tốc độ n = F(P2) Theo công thức hệ số trượt ,ta có:
n = n1(1-s)
Trong đó : s = 푷풄풖
푷풅풕
Khi động cơ không tải Pcu << Pdt nên s ~ 0 động cơ điện quay gần tốc độ đồng
bộ n ~ n1 .Khi tăng tải thì tổn hao đồng cũng tăng lên n giảm một ít , nên đường
đặc tính tốc độ là đường dốc xuống .
Đặc tính moment M=f(P2) Ta có M = f(s) thay đổi rất nhiều .nhưng trong phạm
vi 0 < s < sm thì đƣờng M = f(s) gần giống đường thẳng ,nên M2 = f(P2) đường
thẳng qua gốc tọa độ.
3.Các phương pháp khởi động máy
3.1. Động cơ điện một chiều
12
Nếu khởi động động cơ ĐMđl bằng phương pháp đóng trực tiếp thì ban đầu tốc
độ động cơ còn bằng không nên dòng khởi động ban đầu rất lớn (Inm = Uđm/Rư ≈
10 ÷ 20Iđm).
Như vậy nó đốt nóng mạnh động cơ và gây sụt áp lưới điện. Hoặc làm cho sự
chuyển mạch khó khăn, hoặc mômen mở máy quá lớn sẽ tạo ra các xung lực
động làm hệ truyền động bị giật, lắc, không tốt về mặt cơ học, hại máy và có thể
gây nguy hiểm như: gãy trục, vì bánh răng, đứt cáp, đứt xích... Tình trạng càng
xấu hơn nếu như hệ TĐĐ thường xuyên phải mở máy, đảo chiều, hãm điện
thường xuyên như ở máy cán đảo chiều, cần trục, thang máy...
Để đảm bảo an toàn cho máy, thường chọn:
Ikđbđ = Inm ≤ Icp = 2,5Iđm
Muốn thế, người ta thường đưa thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng ngay khi
bắt đầu khởi động, và sau đó thì loại dần chúng ra để đưa tốc độ động cơ lên xác
lập.
Uđm
Ikđđb Inm
(2 2,5)Iđm Icp
(1.10)
Ru Ruf
Công suất động cơ lớn thì chọn Imm nhỏ.
Trong quá trình mở máy, tốc độ động cơ ω tăng dần, sức điện động của động cơ
Eư=K.ϕ.ω cũng tăng dần và dòng điện động cơ bị giảm:
U Eu
Ru Rp
I
(1.11)
Do đó mômen động cơ cũng giảm. Động cơ mở máy trên đường đặc tính cơ như
hình 1.8b.
Nếu cứ giữ nguyên Rp trong mạch phần ứng thì khi tốc độ tăng theo đường đặc
tính 1 tới điểm B, mômen động cơ giảm từ mômen Mmm xuống bằng mômen
cản Mc, động cơ sẽ quay ổn định với tốc độ thấp ωb. Do vậy, khi mômen giảm
13
đi một mức nào đó (chẳng hạn M2) thì phải cắt dần điện trở phụ để động cơ tiếp
tục quá trình mở máy cho đến điểm làm việc A trên đường đặc tính tự nhiên.
Khi bắt đầu cấp điện cho động cơ với toàn bộ điện trở khởi động, mômen ban
đầu của động cơ sẽ có giá trị là Mmm. Mômen này lớn hơn mômen cản tĩnh Mc
do đó động cơ bắt đầu được gia tốc.
Tốc độ càng tăng lên thì mômen động cơ càng giảm xuống theo đường cong ab.
Trong quá trình đó mômen động (chênh lệch giữa mômen động cơ và mômen
cản: ΔM = MĐ - MC) giảm dần nên hiệu quả gia tốc cũng giảm theo. Đến một
tốc độ nào đó, ứng với điểm b, tiếp điểm 1G đóng lại, một đoạn điện trở khởi
động bị nối tắt. Và ngay tại tốc độ đó, động cơ chuyển sang làm việc ở điểm c
trên đường đặc tính cơ thứ 2. Mômen động cơ lại tăng lên, gia tốc lớn hơn và
sau đó gia tốc lại giảm dần khi tốc độ tăng, mômen động cơ giảm dần theo
đường cong cd. Tiếp theo quá trình lại xảy ra tương tự như vậy: sau khi đóng
tiếp điểm 2G mômen động cơ giảm theo đường ef và đến điểm f tiếp điểm 3G
đóng lại thì động cơ chuyển sang làm việc trên đặc tính cơ tự nhiên
Hình 1.5a - Sơ đồ mở máy động cơ điện một chiều kích từ độc lập qua 3 cấp
điện trở
14
Hình 1.5b,c - Đặc tính cơ lúc mở máy động cơ điện một chiều kích từ độc lập
qua 3 cấp điện trở.
3.2. Động cơ điện xoay chiều
- Phương pháp đổi đấu dây quấn
Trong quá trình vận hành động cơ điện khi khởi động chúng ta cần quan tâm
đến hai vấn đề
+ Giảm thấp dòng điện khởi động(qua hệ thống dây dẫn chính vào dây quấn
stato động cơ ) ngay thời điểm khởi động .
+ Phƣơng pháp giảm thấp dòng điện khởi động thực chất là giảm thấp điện áp
cung cấp vào động cơ tại thời diểm khởi động . Theo lý thuyết chúng ta có được
quan hệ :moment ( hay ngẫu lực) khởi động tỷ lệ thuận với bình phương giá trị
điện áp hiệu dụng cấp vào động cơ ,như vậy giảm giá trị dòng điện khởi động
dẫn tới hậu quả giảm thấp giá trị của moment khởi động.
Trong thực tế các biện pháp giảm dòng khởi động có thể chia làm hai dạng nhƣ
sau
+ Giảm điện áp nguồn cấp vào dây quấn stato bằng phương pháp : biến áp giảm
áp ,hay lắp đặt các phấn tử hạn áp(cầu phân áp)dùng điện trở hay điện cảm.
+ Sử dụng bộ biến đổi điện áp xoay chiều 3 pha,dùng linh kiện điện tử điều
chỉnh thay dổi điện áp hiệu dụng nguồn áp 3 pha cấp vào động cơ .Hệ thống
khởi động này được gọi là phương pháp khởi động mền (soft start) cho động cơ
Giảm dòng khởi động dùng điện trở giảm áp cấp vào dây quấn
15
Một trong các biện pháp giảm áp là đấu nối tiếp diện trở Rmm với bộ dây quấn
stator tại lúc khởi động .Tác dụng của Rmm trong trường hợp này là làm giảm
áp đặt vào từng pha dây quấn stator .
Tương tự nhƣ phương pháp đổi sơ đồ đấu dây để giảm dòng khởi động phương
pháp giảm áp cấp vào dây quấn stator cũng làm giảm moment mở máy.Do tính
chất moment tỉ lệ bình phương điện áp cấp vào động cơ.Thường chúng ta chọn
các cấp giảm áp : 80 % ,64% , 50% cho động cơ .Tƣơng ứng với các cấp giảm
áp này ,moment mở máy chỉ khoản 65% ;50% và 25% giá trị moment mở máy
khi cấp nguồn trực tiếp bằng định mức vào dây quấn stator .
Giảm dòng khởi động dùng điện cảm giảm áp cấp vào dây quấn:
Trừơng hợp này để giảm áp cấp vào dây quấn stator tại lúc khởi động .Chúng ta
đấu nối tiếp điện cảm ( có giá trị điện kháng )Xmm với dây quấn stator .
Do tính chất moment tỉ lệ bình thường điện áp cấp vào động cơ, thường chúng
ta chọn các cấp giảm áp : 80%, 64%, và 50% cho động cơ .Tương ứng với các
cấp giảm áp này , moment mở máy chỉ còn khoản 65%, 50%, và 25% giá trị
moment mở máy khi cấp nguồn trực tiếp bằng đúng định mức vào dây quấn
stator .
Giảm dòng khởi động dùng máy biến áp tự ngẩu giảm áp :
Với các phương pháp giảm dòng mở máy dùng Rmm hay Xmm,dòng điện mở
máy qua dây quấn cũng chính la dòng điện qua dây nguồn . Khi sử dụng biến áp
giảm áp đặt vào dây quấn stator lúc khởi động ,dòng điện mở máy qua dây quấn
giảm thấp .Nhưng dòng điện này chỉ xuất hiện phía thứ cấp biến áp còn dòng
điện qua dây nguồn chính là dòng qua sơ cấp biến áp.
Với biến áp giảm áp, dòng điện phía sơ cấp sẽ có giá trị thấp hơn dòng điên
phía thứ cấp. Tóm lại khi dùng máy biến áp giảm áp để giảm dòng khởi động ,
dòng điện mở máy qua dây nguồn sẽ thấp hơn dòng điện mở máy khi dùng
phương pháp giảm dòng với Rmm hay Xmm. Khi dùng biến áp giảm áp để
giảm dòng khởi động thời gian hoạt động của máy biến áp tồn tại rất ngắn ;
chúng ta có thề sử dụng một trong các dạng biến áp tự ngẫu sau :
+ Biến áp tự ngẫu loại 3 pha 3 trụ
+ Biến áp tự ngẫu 3 pha do .
16
Tương tự trường hợp đã nêu trong các danh mục trên , máy biến áp giảm áp
đƣợc bố trí nhiều cấp điện áp ra tương ứng với các mức 80%, 64% và 50% giá
trị moment mở máy trực tiếp chỉ còn khoản 65%, 50%, 25% giá trị moment mở
máy trực tiếp (khi cấp nguồn trực tiếp bằng đúng định mức cấp vào stator ).
4. Các trạng thái hãm của động cơ
4.1. Động cơ điện một chiều
- Hãm tái sinh
Hãm tái sinh xảy ra khi tốc độ quay của động cơ lớn hơn tốc độ không tải lý
tưởng (ω > ω0).
Khi hãm tái sinh: Eư > Uư, động cơ làm việc như một máy phát song song với
lưới và trả năng lượng về nguồn, lúc này thì dòng hãm và mômen hãm đã đổi
chiều so với chế độ động cơ:
Uu Eu K..0 K..
Ih
0
(2.5)
R
R
Mh K..Ih 0
Trong trạng thái hãm tái sinh, tốc độ của động cơ càng tăng trên tốc độ cơ bản,
trị số mômen hãm càng lớn dần lên cho đến khi cân bằng với mômen phụ tải
của cơ cấu sản xuất thì hệ thống làm việc ổn định với tốc độ ωôđ > ω0.
Đường đặc tính cơ ở trạng thái hãm tái sinh nằm trong góc phần tư thứ II và thứ
IV của mặt phẳng tọa độ.
Trong trạng thái hãm tái sinh, dòng điện hãm đổi chiều và công suất được đưa
trả về lưới điện có giá trị P = (E - U)I. Đây là phương pháp hãm kinh tế nhất vì
động cơ sinh ra điện năng hữu ích.
17
Hình 1.6. Đặc tính cơ hãm tái sinh động cơ điện một
chiều kích từ độc lập.
Trong thực tế, cơ cấu nâng hạ của cầu trục, thang máy, thì khi nâng tải, động cơ
truyền động thường làm việc ở chế độ động cơ (điểm A). Khi hạ tải, ta đảo
chiều điện áp phần ứng đặt vào động cơ. Nếu mômen do trọng tải gây ra lớn
hơn mômen ma sát trong các bộ phận chuyển động của cơ cấu, động cơ sẽ làm
việc ở chế độ hãm tái sinh.
Để hạn chế dòng khởi động ta đóng thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng. Tốc
độ động cơ tăng dần lên, khi tốc độ động cơ gần đạt tới giá trị ω0 ta cắt điện trở
phụ (điểm c), động cơ tăng tốc độ trên đường đặc tính tự nhiên (đoạn cB). Khi
tốc độ vượt quá ω > ω0 thì mômen điện từ của động cơ đổi dấu trở thành
mômen hãm. Đến điểm B thì mômen Mh = MC, tải trọng được hạ với tốc độ ổn
định ωôđ trong trạng thái hãm tái sinh.
18
Hình 1.7. Đặc tính hãm tái sinh khi hạ tải trọng của động
cơ điện một chiều kích từ nối tiếp.
- Hãm ngược
Hãm ngược là trạng thái của động cơ khi mômen hãm của động cơ ngược chiều
với tốc độ quay (M↑↓ω). Mômen hãm sinh ra bởi động cơ khi đó chống lại
chiều quay của cơ cấu sản xuất. Hãm ngược có hai trường hợp:
a) Đưa điện trở phụ lớn vào mạch phần ứng:
Động cơ đang làm việc ở điểm a, ta đưa thêm Rp lớn vào mạch phần ứng thì
động cơ sẽ chuyển sang điểm b trên đặc tính biến trở. Tại điểm b mômen do
động cơ sinh ra nhỏ hơn mômen cản nên động cơ giảm tốc độ nhưng tải vẫn
theo chiều nâng lên. Đến điểm c vì mômen động cơ nhỏ hơn mômen tải nên
dưới tác động của tải trọng, động cơ quay theo chiều ngược lại. Tải trọng được
hạ xuông với tốc độ tăng dần. Đến điểm d mômen động cơ cân bằng với mômen
cản nên hệ làm việc ổn định với tốc độ hạ không đổi ωôđ. Đoạn cd là đoạn hãm
ngược, động cơ làm việc như một máy phát nối tiếp với lưới điện, lúc này sức
điện động của động cơ đảo dấu nên:
Uu Eu Uu K..
Ih
0
Ru Rp
Ru Rp
(1.12)
Mh K..Ih 0
19
Hình 1.8. Đặc tính cơ hãm ngược của ĐMđl trường hợp đưa điện
trở phụ vào mạch phần ứng.
b) Hãm ngược bằng cách đảo chiều điện áp phần ứng:
Động cơ đang làm việc ở điểm a, ta đổi chiều điện áp phần ứng (vì dòng đảo
chiều lớn nên phải thêm điện trở phụ vào để hạn chế) thì động cơ sẽ chuyển
sang điểm b, tại điểm b mômen đã đổi chiều chống lại chiều quay của động cơ
nên tốc độ giảm theo đoạn bc. Tại c nếu ta cắt động cơ khỏi điện áp nguồn thì
động cơ sẽ dừng lại, còn nếu không thì tại điểm c mômen động cơ lớn hơn
mômen cản nên động cơ sẽ quay ngược lại và sẽ làm việc xác lập ở d nếu phụ
tải ma sát. Đoạn bc là đoạn hãm ngược, lúc này dòng hãm và mômen hãm của
động cơ:
Uu Eu
Ru Ruf
Uu K..
Ru Ruf
Ih
0
(1.13)
Mh K..Ih 0
Phương trình đặc tính cơ:
Uu Ru Ruf
M
(1.14)
2
K.
K.
20
Tải về để xem bản đầy đủ
126 trang
30/03/2022
6280
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Đồ án Tìm hiểu những tính chất và yêu cầu các loại động cơ sử dụng trong truyền động điện công nghiệp", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- do_an_tim_hieu_nhung_tinh_chat_va_yeu_cau_cac_loai_dong_co_s.pdf
