Giáo trình môn học Khí cụ điện

đặt vào phần ứng (V) E là sức điện động của động cơ (V) Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 44 IƯ là dòng điện phần ứng của động cơ (A) RƯ∑ là điện trở toàn bộ mạch phần ứng ( Ω) RƯ∑ = RƯ + RP RƯ là điện trở phần ứng( Ω) RƯ = r− + rct + rcb + rcp .Trong đó R− là điện trở cuộn dây phần ứng(Ω) Rct là điện trở tiếp xúc giữa chổi than và cổ góp(Ω) Rcb là điện trở cuộn bù(Ω) Rcp là điện trở cuộn phụ nếu có(Ω) + Mặt khác từ sức điện động phần ứng E− = Ke.Φ.ω (9) Nếu ω tính theo n ( vòng/phút) thì ω = 60 2 nΠ = 30 nΠ ≈ 0.105.n Nên E− còn có thể tính theo biểu thức E− = Ke.Φ. n (10) + Mặt khác khi có lực từ từ tr−ờng tác dụng vào dây dẫn rôto sẽ có òng phần ứng gây ra M quay (còn gọi là mô mem điện từ) M = KM .Φ. IƯ (11) Trong đó KM = a nP .2 . Π . Từ ph−ơng trình 11 ta có IƯ = φ.K M (12) Và từ ph−ơng trình (8) ta có IƯ = ƯΣ − R EU (13) Từ ph−ơng trình 8, 9, 11ta tìm đ−ợc ph−ơng trình đặc tính cơ biểu thị mối quan hệ giữa tốc độ (ω hay n) và mô mm quay(M) ω = f(M) nh− sau. Thay biểu thức 12 vào biểu thức 8 ta có U = EƯ + ΣRKm M φ. (14) Tiếp tục thay 9 vào 14 ta có U = Ke .Φ.ω + RKm M φ. (15) Từ 15 suy ra ph−ơng trình đặc tính cơ của động cơ là ω = −φK U M K R φ. (16) Đặt φ.K U = a và φ.K R = b ta có thể viết ph−ơng trình 16 ngắn gọn nh− sau ω = a - b.M (17) Nh− vậy:Nhìn vào ph−ơng trình đặc tính cơ 16 hoặc ta thấy khi mô mem mà lớn thì tốc độ động cơ nhỏ và ng−ợc lại khi mô mem nhỏ thì tốc độ động cơ sẽ lớn. * Đ−ờng đặc tính cơ: Từ ph−ơng trình đặc tính cơ (16 ) cho thấy mối quan hệ giữa tốc độ(ω) và mô mem(M) là mối quan hệ có dạng hàm bậc nhất nên đ−ờng đặc tính cơ là đ−ờng thẳng với độ dốc âm và cắt trục tung Oω tại điểm ω0 = φK U * Các yếu tố ảnh h−ởng:Từ ph−ơng trình 16 ta thấy ph−ơng trình chứa các thông số do đó nếu ta thây đổi các thông số thì tốc độ thay đổi + ảnh h−ởng của điện áp phần ứng: Vì điện áp đặt vào phần ứng không thể v−ợt Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 45 quá Uđm nên chỉ có thể thay đổi về phía giảm điện áp. Tr−ờng hợp này độ dốc đặc tính cơ không ảnh h−ởng Nh− vậy: Khi giảm điện áp vào phần ứng ta có các họ đ−ờng đặc tính cơ song song và thấp hơn so với đ−ờng đặc tính tự nhiên nh− hình vẽ + ảnh h−ởng của điện trở mạch phần ứng Vì RƯ∑ nên điện trở mạch phần ứng chỉ có thể thay đổi về phía tăng RP.Tr−ờng hợp này tốc độ không tải lý t−ởng không bị ảnh h−ởng Nh− vậy khi tăng điện trở RP trong mạch phần ứng ta có họ các đ−ờng đặc tính cơ nhân tạo cùng với tốc độ ω0 và độ dốc lớn hơn.Điện trở RP càng lớn thì đặc tính cơ càng dốc( tức càng mềm) + ảnh h−ởng của từ thông Thay đổi từ thông có thể nhờ biến trở ở mạch kích từ hoặc bộ biến đổi điện áp. Vì chỉ có thể giảm từ thông xuống d−ới định mức nên chỉ tăng RKT ở mạch kích từ hoặc giảm UKT. Tr−ờng hợp này cả tốc độ không tải lý t−ởng và độ dốc của đ−ờng đặc tính cơ đều thay đổi 2.Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp * Sơ đồ nh− hình vẽ 7-3a * Ph−ơng trình đặc tính cơ: Xuất phát từ ph−ơng trình cơ bản của động cơ điện một chiều nói chung U = E + IƯ.RƯ∑ ( 16 ) và E− = Ke.Φ.ω ( 9 ) và M = KM .Φ. IƯ (11) Mà Φ = K/ .IƯ ( *) suy ra IƯ = K /. Φ (18) thay biểu thức * vào 11 ta có M = KM.K /.IƯ 2 ( **) suy ra IƯ = K /. Φ ( 18) Thay 18 vào 9 ta có E = K.K/.IƯ. ω (19) Rồi lại thay 19 vào 16 ta có U = K.K/.IƯ.ω + IƯ.RƯ (***) Suy ra ω = − IKK U .. KK R . Σ Rút IƯ từ biểu thức ** thay vào biểu thức *** rồi rút ω ta có ω = ..KK U - KK I . Vậy ph−ơng trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp nh− sau ω = − MKK U .. KK R . Σ * Đ−ờng đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp là một đ−ờng hypecbol nh− hình 7-3b + Khi tải nhỏ đặc tính cơ có dạng hypecbol bậc 2 mềm + Khi tải lớn hơn định mức đặc tính cơ có dạng gần thẳng và cứng hơn vì mạch bão hoà Φ = const Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 46 + Do đặc tính cơ mềm nên tốc độ biến động theo phụ tải. ở vùng tảI lớn thì đặc tính cơ cứng hơn do đó tốc độ ít bị thay đổi theo phụ tảI * ảnh h−ởng của các thông số : ảnh h−ởng bởi địên trở mạch phần ứng cũng chính là mạch kích từ .Điện trở phụ càng lớn thì đặc tính cơ càng thấp.ở động cơ điện loại này không bị ởnh h−ởng bởi điện áp 3.Động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp * Sơ đồ nh− hình vẽ 7-4a và nđ−ờng đặc tính nh− hình 7-4b * Động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp ít gặp hơn các loại trên.Động cơ loại này từ thông tạo ra do tác dụng đồng thời của 2 cuộn dây kích từ.Do vậy đ−ờng đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp là đ−ờng 3 và đ−ờng 4 phân bố giữa đặc tính của động cơ điện kích từ nối tiếp đ−ờng 2và song song đ−ờng 1 + Nếu từ tr−ờng của cuộn song song tạo ra mạnh hơn từ tr−ờng của cuộn nối tiếp thì đ−ờng đặc tính cơ của động cơ kích từ hỗn hợp là đ−ờng 3 và gần đặc tính cơ của kích từ song hơn + Nếu từ tr−ờng của cuộn nối tiếp tạo ra mạnh hơn từ tr−ờng của cuộn nối tíêp song songthì đ−ờng đặc tính cơ của động cơ kích từ hỗn hợp là đ−ờng 4 và gần đặc tính cơ của kích từ nối tiếp hơn + Đặc điểm của động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp là đặc tính cơ mềm có thể chạy ở chế độ không tải.Vì tốc độ có giá trị giới hạn. 4.Động cơ điện xoay chiều 3 pha * Sơ đồ nguyên lý cấu tạo nh− hình vẽ 7-5a, 7-5b sau * Ph−ơng trình đặc tính cơ 3.U21ph . R2 M = (21) S.ω0 ( R1+ S R ) + X2nm Trong đó U1ph là điện áp pha đặt vào cuộn dây phần cảm (V) R2 / là điện trở 1 pha cuộn dây phần ứng quy đổi về Stato R1 là điện trở 1 pha cuộn dây phần cảm Xnm = X1 + X2 / là điện trở ngắn mạch X1 là điện kháng 1pha cuộn dây phần cảm X2 / là điện kháng 1pha cuộn dây phần ứng quy đổi về Stato * Đ−ờng đặc tính cơ của động cơ điện xoay chiều là đ−ờng cong phức tạp có 2 đoạn AK và KB phân giới tại điểm tới hạn K + Đoạn AK gần thẳng và cứng trên đoạn này M động cơ tăng thì tốc độ giảm và ng−ợc lại.Do vậy động cơ làm việc trên đoạn này là ổn định + Đoạn KB cong với độ dốc d−ơng trên đoạn này động cơ làm việc không ổn Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 47 định + Điểm B ứng với ω = 0, S = 0 có Mmm Mmm = XnmRR RphU ++ 2. 2.13 ω (22) + Điểm A ứng với MC =0 với tốc độ đồng bộ ω0 = P f.2Π (23) * ảnh h−ởng các thông số điện tới đ−ờng đặc tính cơ Khi các thông số điện ( U, R1, R2) trong ph−ơng trình 2 thay đổi thì tốc độ đồng bộ, hệ số tr−ợt tới hạn, mô mem tới hạn sẽ biến đổi. Do đod đ−ờng đặc tính cơ sẽ biến dạng Sth = XnmR R + Mth = + ảnh h−ởng của điện áp U1ph đặt vào phần cảm Stato: Chỉ thay đổi về phía giảm điện áp ( U1ph < U1ph đm) Khi giảm điện áp U1ph thì Mth giảm nhanh theo còn tốc độ không tảI lý t−ởng và Sth không thay đổi. Họ đặc tính cơ nh− hình vẽ 7-5c + ảnh h−ởng của điện trở mạch rôto R2 Việc thay đổi điện trở ở mạch rôto chỉ sở dụng đối với mạch rôto dây quấn Sơ đồ thay đổi điện trở và họ đ−ờng đặc tính cơ nh− hình vẽ Khi điện trở R2 tăng thì Sth tăng còn ω0 và Mth gĩ− nguyên + ảnh h−ởng của điện trở R1, điện kháng X1 ở mạch Stato: Tr−ờng hợp này chỉ thay đổi về phía tăng R1 hoặc X1 khi đó ω0 không đổi còn Sth và Mth đều giảm + ảnh h−ởng của số đôi cực Khi P thay đổi thì Sth , Mth cũng thay đổi do đó tốc độ động cơ thay đổi + ảnh h−ởng của tần số f1 Khi thay đổi f thì ω0, X1, X2 cũn thay đổi do đó Sth và Mth thay đổi Khi thay đổi f1 giảm thì Sth và Mth tăng mạnh hơn do vậy độ cứng đặc tính cơ tăng khi f1 giảm Khi f1 giảm xuống d−ới định mức thì tổnh trở cuộn day giảm nên nếu giữ U cấp cho động cơ thì dòng tăng làm động cơ nóng quá mức. Do vậy f1 giảm d−ới định mức thì cần giảm đồng thời điện áp cấp cho động cơ sao cho 1 1 f phU = const.Nh− vậy Mth giữ không đổi ở vùng f1 fđm thì không thể tăng điện áp nguồn mà giữ cho U1ph = Uđm nên ở vùng này Mth sẽ giảm tỷ lệ nghịch với bình ph−ơng f Mth = f 1 7.1.3. Nguyên tắc khởi động động cơ: Có 3 nguyên tắc Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 48 * Khởi động động cơ theo nguyên tắc thời gian: Đó là dựa vào thời gian để thực hiện quá trình khống chế khởi động nh− quá trình loại đieenj trở phụ ra khỏi mạch phần ứng động cơ hay nói cách khác là nguyên tắc đóng toàn bộ các điện trở mở máy vào mạch động cơ lúc ban đầu rồi cắt dần các địên trở này ra khỏi mạch động cơ theo thứ tự mốc thời gian t1, t2 vvv. Thiết bị dùng để thực hiện khởi động là RTh * Khởi động động cơ theo nguyên tắc tốc độ: Là vào quá trình tăng tốc độ để khống chế quá trình khởi động động cơ hay nói cách khác là nguyên tắc cắt dần các điện trở mở máy ra khỏi động cơ khi tốc độ động cơ đạt tới giá trị ω1, ω2 Thiết bị để khống chế theo nguyên tắc này là rơ le tốc độ, công tắc tơ gia tốc * Khởi động động cơ theo nguyên tắc dòng điện:Là ta dựa vào các giá trị dòng điện biến đổi trong quá trình khởi động để khống chế quá trình khởi động động cơ hay nói cách khác là nguyên tắc cắt dần điện trở mở máy ra khỏi mạch động cơ khi động cơ từ giá trị ban đầu I1 = Ik đ giảm xuống còn I2 < Ik đ. Thiết bị dùng để thực hiện quá trình khởi động động cơ theo nguyên tắc này là rơ le dòng điện 7.1.4.Các ph−ơng pháp khởi động động cơ điện xoay chiều * Ph−ơng pháp mở máy động cơ điện một chiều kích từ độc lập - song song bằng điện trở phụ ở mạch phần ứng - Nếu thực hiện cho động cơ khởi động trực tiếp thì dòng điện khởi động của động cơ rất lớn có thể coi nh− ngắn mạch I− = Ikđ = Inm = R Udm = (10 ữ 20) Iđm Nếu khởi động trực tiếp nh− trên sẽ không có lợi vì dòng điện lớn sẽ gây ra mô men mở máy quá lớn làm hệ truyền động bị giật lắc không tốt về mặt cơ học Mmm = Mnm = K.Фđm . Inm - Vậy để đảm bảo an toàn cho động cơ và hệ truyền động cũng nh− giảm ảnh h−ởng của l−ới điện thì cần phảI hạn chế dòng điện khởi động sao cho không v−ợt quá giá trị Inm = =+ RpR Udm ΣR Udm ≤ ( 1,5 ữ 2,5) Iđm - Sơ đồ và đ−ờng đặc tính cơ nh− hình vẽ E A Đ ω M Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 49 - Trong quá trình khởi động tốc độ động cơ tăng dần, E tăng ( vì E = K .Φ.ω) do đó dòng khởi động động cơ giảm (I = RpR EU + − ) dẫn đến mô men cũng giảm. Khi M = (1,1 ữ 1,3) Iđm phảI cắt điện trở phụ ra khỏi mạch phần −mngs động cơ nhờ đóng tiếp điểm của công tắc tơ K động cơ chuyển sang làm việc trên đ−ờng đặc tính cơ tự nhiên số 2 và ổn định ở điểm A ứng với mô mem định mức và tốc độ định mức * Ph−ơng pháp mở máy động cơ điện một chiều kích từ độc lập bằng cách thay đổi điện áp phần ứng : Sơ đồ và đ−ờng đặc tính cơ nh− hình vẽ 7.1.5.Các ph−ơng pháp khởi động động cơ điện xoay chiều: gồm có * Ph−ơng pháp khởi động bằng điện trở đối xứng ở mạch rôto + Ph−ơng pháp này chỉ dùng cho động cơ rôto dây quấn + Sơ đồ và đ−ờng đặc tính cơ nh− hình vẽ * Ph−ơng pháp khởi động bằng điện trở không xứng ở mạch rôto Sơ đồ và đ−ờng đặc tính cơ nh− hình vẽ * Ph−ơng pháp khởi động bằng điện trở, điện kháng ở mạch Stato +Ph−ơng pháp này áp dụng cho cả 2 loại động cơ +Sơ đồ và đ−ờng đặc tính cơ nh− hình vẽ * Ph−ơng pháp khởi động bằng động cơ bằng máy biến áp tự ngẫu +Khi mở máy đặt điện áp nhỏ vào động cơ nhằm giảm dòng khởi động +Sơ đồ và đ−ờng đặc tính cơ nh− hình vẽ + Khi mở máy các tiếp điểm K1, K2 đóng còn K3 mở. Khi K3 đóng và K1,K2 mở thì kết thúc quá trình mở máy * Ph−ơng pháp mở máy nhờ đổi nối sao - tam giác + Khi khởi động đấu động cơ ở chế độ sao nhằm mục đích giảm điện áp đặt vào cuộn dây Stato động cơ √3 lần ( Vì đấu sao thì Ud = √3 .UP ) . Khi động cơ mang tải thì ta đấu động cơ ở chế độ tam giác khi đó Ud = UP đúng bằng điện áp động cơ +Sơ đồ và đ−ờng đặc tính cơ nh− hình vẽ 7.1.6.Một số mạch điện điều khiển khởi động tự động * Sơ đồ mạch điện khởi động ở chế độ sao - làm việc ở chế độ tam giác + Sơ đồ nh− hình vẽ - Động cơ có 6 đầu dây ra - RTh là rơle thời gian - Công tắc tơ KY để chụm Y cho bộ dây Stato động cơ - Công tắc tơ KΔ để đấu Δ cho bộ dây Stato động cơ - Công tắc tơ K để đóng cắt dòng điện cấp cho động cơ + Hoạt động Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 50 - Đóng cầu dao CD - ấn nút M cuộn hút K, KY, RTh có điện, Khi cuộn hút KY có điện sẽ đóng các tiếp điểm KY bên mạch động lực động cơ đ−ợc đấu Y và làm mở các tiếp điểm th−ờng đóng KY bên mạch điều khiển ra để khống chế cuộn hút KΔ không thể có điện khi cuộn hút KY đang có điện. Đồng thời cuộn hút K có điện sẽ đóng các tiếp điểm K bên mạch động lực, động cơ đ−ợc cấp điện và khởi động ở chế độ Y và làm đóng tiếp điểm th−ờng mở K bên mạch điều khiển lại để duy trì dòng điện cho cuộn hút K, KY, RTh. Cuộn hút RTh có điện sau một thời gian chỉnh định sẽ mở các tiếp điểm th−ờng đóng mở chậm RTh cuộn hút KY mất điện động cơ không đ−ợc đấu Y nữa và tiếp điểm th−ờng đóng KY đóng lại đồng thời đóng tiếp điểm th−ờng mở đóng chậm RTh cuộn hút KΔ có điện đóng các tiếp điểm th−ờng mở KΔ bên mạch động lực động cơ đ−ợc đấu Δ và chuyển sang làm việc ở chế độ Δ mặt khác mở tiếp điểm th−ờng đóng KΔ để khống chế cuộn hút KY không thể có điện khi KΔ đang có điện Muốn dừng động cơ ta ấn nút D tất cả các cuộn hút bên mạch điều khiển mất điện sẽ mở các tiếp điểm bên mạch động lực động cơ mất điện và dừng quay. * Sơ đồ mạch điện mở máy động cơ điện một chiều kích từ độc lập hoặc song song theo nguyên tắc tốc độ : + Sơ đồ nh− hình vẽ 6a 1G, 2G,3G là các công tắc tơ gia tốc điện áp U đặt vào các cuộn hút của các công tác tơ gia tốc bằng điện áp phần ứng U− của động cơ. U = U− = E+ I−R− U = Ce.n.φ +I−R− Để đảm bảo động cơ khởi qua ba cấp điện trở phụ ng−ời ta phải chỉnh định ba cấp điện trở phụ ng−ời ta phải chỉnh định ba công tác tơ gia tốc mỗi công tác tơ tác động ở một cấp tốc độ lần l−ợt điện áp đặt lên mỗi cuộn hút công tắc tơ là. U1G = Ce.n1.φ +I−R− U2G = Ce.n2.φ +I−R− U3G = Ce.n3.φ +I−R− Trong đó n1, n2, n3 là các cấp tốc độ + Hoạt động: - Mở máy: ấn nút M cuộn hút Đg có điện (theo mạch từ nguồn→D→M→ cuộn hút Đg→nguồn) sẽ hút làm đóng các tiếp điểm Đg bên mạch động lực động cơ đ−ợc khởi động qua ba cấp điện trở phụ. Đồng thời đóng tiếp điểm th−ờng mở Đg bên mạch điều khiển để duy trì dòng điện cho cuộn hút Đg(theo mạch từ nguồn→D→tiếp điểm th−ờng mở Đg→ cuộn hút Đg→nguồn) - Trong quá trình động cơ khởi động tốc độ động cơ sẽ tăng dần từ 0 đến n1 khi đó sức điện động tăng, ở tốc độ n1 điện áp đặt vào cuộn hút 1G bằng với điện Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 51 áp hút của chính nó. Do đó công tắc tơ 1G sẽ hút làm tiếp điểm th−ờng mở 1G đóng loại điện trở Rf1 ra khỏ mạch phần ứng động cơ. Động cơ chuyển sang làm việc trên đ−ờng đặc tính số 2 và tốc độ động cơ vẫn tiếp tục tăng đến tốc độ n2 thì điện áp đặt vào cuộn hút 2G bằng điện áp hút của nó do đó công tắc tơ 2G hút làm đóng tiếp điểm th−ờng mở 2G loại tiếp điện trở phụ Rf2 ra khỏi mạch phần ứng động cơ chuyển sang làm việc trên đ−ờng đặc tính số 3. Khi động cơ tăng tốc độ đến tốc độ n3 thì điện áp dặt vào cuộn hút 3G đủ hút làm đóng tiếp điểm th−ờng mở 3G loại nốt điện trở Rf3ra khỏi mạch phần ứng động cơ. Động cơ chuyển sang làm việc ở đ−ờng đặc tính tự nhiên số 4 và tăng tốc đến điểm làm việc N ♦ Với hoạt động trên điện áp hút của các công tắc tơ rất khác nhau nên phải chọn ba công tắc tơ gia tốc khác nhau. Để khắc phục nh−ợc điểm này ng−ời ta có thể đấu mạch phần ứng theo sơ đồ (hình 6b). Khi đó điện áp đặt vào các cuộn hút 1G, 2G, 3G đ−ợc tính nh− sau U1G = Ce.n1.φ +I−(R−+Rf1+Rf2) U2G = Ce.n2.φ +I−(R−+Rf1) U3G = Ce.n3.φ +I−R− Trong tr−ờng hợp này U1G= U2G = U3G cho nên ta chỉ chọn một loại công tắc tơ * Sơ đồ mạch điện khởi động động cơ rôto dây quấn qua 2 cấp điện trở phụ theo nguyên tắc dòng điện ♦ Sơ đồ: Hình 11 - Công tắc tơ Đg để đóng cắt dòng điện cấp cho động cơ - 1RI và 2RI là rơle dòng điện: Dòng điện Inhả của 1RI > Inhả của 2RI - RU là rơle điện áp thấp. Thời gian bắt đầu hút của RU lớn hơn thời gian bắt đầu hút của 1RI và 2RI - Công tắc tơ 1G và 2G có tác dụng loại điện trở phụ Rf1 và Rf2 ra khỏi mạch rôto trong quá trình khở động động cơ n M n0 3 4 1 N Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 52 ♦ Hoạt động: + Mở máy: ấn nút M cuộn hút Đg có điện (theo mạch từ nguồn→D→M→cuộn hút Đg→nguồn) đóng các tiếp điểm th−ờng mở Đg bên mạch động lực động cơ đ−ợc cấp điện khởi động. Đồng thời đóng tiếp điểm th−ờng mở Đg bên mạch điều khiển để duy trì dòng điện cho cuộn hút Đg. Khi khởi động dòng điện khởi động rất lớn nên rơle 1RI và 2RI sẽ tác động ngay làm mở tiếp điểm th−ờng đóng1RI 4-6 và tiếp điểm th−ờng đóng 2RI6-8. Mặt khác khi động cơ khởi động thì điện áp l−ới điện sụt mạnh vì vậy rơle RU tác động chậm ( ch−a tác động ngay mà phải chờ khi điện áp l−ới điện ổn định trở lại mới tác động) nên cuộn hút 1G và 2G ch−a có điện để đóng các tiếp điểm 1G và 2G bên mạch động lực do đó các điện trở phụ đ−ợc đấu vào mạch Rôto trong quá trình khởi động. Khi khởi động tốc độ động cơ tăng dần dòng khởi động giảm dần. Khi dòng điện rôto giảm tới một giá trị nào đó thì 1RI nhả tr−ớc làm tiếp điểm th−ờng đóng 1RI4-6 đóng lại đồng thời lúc này rơle RU đã hút làm đóng tiếp điểm th−ờng mở RU5-4 do đó cuộn hút 1G có điện (theo mạch từ nguồn→D→tiếp điểm th−ờng mở Đg3-5 →tiếp điểm th−ờng mở RU5-4→tiếp điểm th−ờng đóng 1RI4-6→ cuộn hút 1G→nguồn) làm các tiếp điểm th−ờng mở 1G bên mạch độnglực đóng lại loại điện trở Rf1ra khỏi mạch rôto. Động cơ chuyển sang làm việc trên đ−ờng đặc tính số 2. Đồng thời đóng tiếp điểm th−ờng mở 1G4-6 để duy trì dòng điện cho cuộn hút 1G. Tốc độ động cơ tiếp tục tăng và dòng điện rôto tiếp tục giảm đến một trị số nào đó thì rơle 2RI nhả làm đóng tiếp điểm th−ờng đóng 2RI6-8 cuộn hút 2G có điện (theo mạch từ nguồn→D→tiếp điểm th−ờng mở Đg3-5 →tiếp điểm th−ờng mở RU5-4→tiếp điểm th−ờng mở 1G4-6→tiếp điểm th−ờng đóng 2RI6-8 →cuộn hút 2G→nguồn) đóng các tiếp điểm th−ờng mở 2G bên mạch động lực loại điện trở Rf2 ra khỏi mạch rôto động cơ chuyển sang làm việc trên đ−ờng đặc tính tự nhiên và ổn định ở điểm N đồng thời đóng tiếp th−ờng mở 2G6-8 để duy trì dòng điện cho cuộn hút 2G - Muốn dừng động cơ ta ấn nút D 7.2.Quá trình hãm 7.2.1.Khái niệm và đặc tính hãm động cơ a. Khái niệm * Hãm một hệ TĐ Đ là nhằm một trong các mục đích sau + Dừng hệ truyền động điện + Giữ hệ thống đứng yên trong khi hệ thống đang chịu một lực có su h−ớng gây chuyển động ( ví dụ nh− máy trục đang giữ một vật trên cao) n M 0 n0 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 53 + Giảm tốc độ hệ truyền động + Ghìm cho hệ truyền động làm việc với một tốc độ ổn định ( ví dụ giữ cho xe điện chạy đều xuống dốc, hạ vật ở máy trục) * Để thực hiện hãm truyền động có 2 ph−ơng pháp đó là ph−ơng pháp hãm bằng điện và ph−ơng pháp hãm bằng cơ + Ph−ơng pháp hãm bằng cơ : Phanh hãm điện cơ th−ờng đ−ợc đặt ở cổ trục động cơ. Nó có nhiều kiểu, nhiều loại nh− phanh guốc, phanh đĩa nh−ng nguyên tắc của chúng hoạt động nh− nhau.Phanh hãm có 2 phần dó là má phanh tỳ vào cổ trục động cơ để hãm cổ trục động cơ và cuộn phanh để điều khiển má phanh.Có 2 cách điều khiển - Cách 1: Bình th−ờng khi ch−a cấp điện cho động cơ thì 2 má phanh kẹp chặt cổ trục động cơ do đó khi cấp điện cho động cơ quay đồng thời cấp điện cho cuộn phanh để điều khiển 2 má phanh mở ra nới lỏng c[r trục động cơ động cơ quay. Còn khi cắt điện động cơ thì cuộn phanh mất điện cổ trục động cơ đ−ợc kẹp chặt - Cách 2: Bình th−ờng 2 má phanh không tỳ kẹp vào cổ trục động cơ.Khi cấp điện cho động cơ quay cuộn phanh không đ−ợc cấp điện khi đó 2 má phanh không tỳ vào cổ trục động cơ.Còn khi cắt điện động cơ cuộn phanh đ−ợc cấp điện để điều khiển cho 2 má phanh kẹp chặt cổ trục động cơ + Ph−ơng pháp hãm bằng điện: Là trục động cơ không bị phần tử nào tỳ vào mà chỉ có mô mem điện từ tác động vào rôto động cơ để cản lại sự chuyển động quay mà động cơ đang có Có 3 trạng thái hãm điện đó là hãm động năng, hãm ng−ợc, hãm tái sinh. Đặc điểm của 3 trạng thái là động cơ đều làm việc ở chế độ máy phát đó là biến cơ năng thành điện năng để hoàn trả về l−ới b. Đặc tính hãm 7.2.2.Hãm động năng * Khái niệm: Là ta phải cắt động cơ ra khỏi l−ới điện và thực hiện nối điện trở hãm vào mạch phần ứng động cơ * Ví dụ: Hãm động năng động cơ điện một chiều kích từ độc lập nh− hình vẽ M ω Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 54 để thực hiện hãm động năng động cơ điện một chiều kích từ độc lập nguồn cấp cho dây quấn kích từ giữ nguyên còn cắt nguồn cấp cho phần ứng động cơ đồng thời nố kín phần ứng với điện trở hãm. Do động năng tích luỹ nên động cơ tiếp tục vẫn quay trong từ tr−ờng của phần cảm do đó trong cuộn dây phần ứng xuất hiện E = K. Ф. ω khi đó E tạo ra dòng điện khép kín qua điện trở hãm Ih = RhR E + = - RhR K + ωφ.. * Dấu trừ biểu thị Ih ng−ợc chiều IƯ Mh = K.Φ. Ih < 0 * * Từ * và * * suy ra ω = - φ. )( K IhRhR + = - φφ K M K RhR . . + = - M K RhR . ).( φ + 7.2.3. Hãm ng−ợc * Khái niệm: + Trạng thái hãm ng−ợc của động cơ điện là trạng thái đổi nối mạch động cơ để tạo ra mô mem điện từ có chiều ng−ợc với chiều quay mà động cơ đang có + Hãm ng−ợc có thể xảy ra 2 tr−ờng hợp - Hãm ng−ợc nhờ đ−a điện trở phụ vào mạch phần ứng - Hãm ng−ợc nhờ đổi nối đảo chiều quay * Ví dụ + Hãm ng−ợc nhờ đ−a điện trở phụ vào mạch phần ứng - Sơ đồ hãm ngựơc động cơ điện một chiều kích từ độc lập và đ−ờng đặc tính cơ nh− hình vẽ - Sơ đồ hãm ngựơc động cơ điện xoay chiều KĐB 3 pha rôto dây quấn và đ−ờng đặc tính cơ nh− hình vẽ + Hãm ng−ợc nhờ đổi nối đảo chiều quay - Đối với động cơ điện một chiều kích từ độc lập hãm ng−ợc nhờ đảo chiều quay có thể thực hiện đảo chiều dòng kích từ hoặc đảo chiều dòng điện phần ứng trong thực tế th−ờng đảo chiều phần ứng. Sơ đồ và đ−ờng đặc tính nh− hình vẽ - Đối với động cơ điện xoay chiều 3 pha hãm ng−ợc nhờ đảo chiều quay bằng cách cháo 2 trong 3 pha cho nhau. Sơ đồ và đ−ờng đặc tính nh− hình vẽ 7.2.4. Hãm tái sinh * Khái niệm:Trạng thái hãm táI sinh là trạng tháI xảy ra khi tốc độ quay của động lớn hơn tốc độ không tảI lý t−ởng * Ví dụ: Một động cơ điện một chiề kích từ độc lập đang làm việc ở điểm A trên đ−ờng đặc tính cơ tự nhiên số 1. Để giảm tốc độ động cơ dùng ph−ơng pháp hạ tốc độ động cơ cấp cho phần ứng động cơ. Động chuyển sang làm việc tại điểm B trên đ−ờng đặc tính cơ số 2 thấp hơn có ω02 < ω01. Do quán tính cơ nên mặc dù giảm điện áp nh−ng tốc độ không thể thay đổi tức thời đ−ợc nên ωA = ωB. Sau đó tốc độ mới bắt đầu giảm từ B → C .Đoạn BC là đoạn hãm tái sinh nh− hình vẽ Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 55 Ch−ơng VIII Tự động điều chỉnh vμ ổn định 8.1.Khái niệm về tự động điều chỉnh vμ ổn định 8.1.1.Tự động điều chỉnh * Tự động điều chỉnh: Là ph−ơng pháp sử dụng các tín hiệu điện tác động lên hệ thống cần điều khiển để làm thay đổi các đại l−ợng vật lí của hệ thống đó * Ví dụ: Hệ thống máy phát - động cơ thông qua tín hiệu điều chỉnh Ikt của MF mà ta điều chỉnh đ−ợc tốc độ động cơ 8.1.2. Tự động ổn định: Là khả năng của hệ thống khi có những biến đổi sẽ tự phục hồi đ−ợc chế độ ban đầu. Muốn thế cần có các khâu hồi tiếp( hay phản hồi) và khâu tự động điều chỉnh và các khâu chung gian khác nh− hình vẽ 8-1 8.1.2. Phạm vi điều chỉnh và đại l−ợng đặc tr−ng 1. Phạm vi điều chỉnh: Là tỷ số giữa các giá trị vật lí lớn nhất và nhỏ nhât của hệ thống điều chỉnh đ−ợc để có một giá trị đầu ra có thể không đổi. Kí hiệu phạm vi điều chỉnh D D = min max A A Trong đó: Amax là gía trị lớn nhất có thể điều chỉnh đ−ợc Amin là gía trị nhỏ nhất có thể điều chỉnh đ−ợc Ví dụ: Máy ổn áp gia đình phạm vi điều chỉnh từ 240 ữ 40V sao cho điện áp ra ở 240V D = 1 6 40 240 = suy ra D = 6 ữ 1 2. Đại l−ợng đặc tr−ng: Trong thực tế hệ thống TĐĐ có moọt số đại l−ợng vật lý th−ờng đ−ợc tự động điều chỉnh là: Tốc độ, điện áp, dòng điện 8.2.Điều chỉnh ổn định điện áp 8.2.1.Nguyên lý điều chỉnh ổn định trên tổ máy MFĐB3 pha :Việc vận hành MFĐ đòi hỏi phải tự động điều chỉnh điện áp, tần số, công suất ( P,Q) và biiện pháp hoà đồng bộ. * Tự động điều chỉnh ổn điịnh điện áp + Điện áp MFĐ ĐB đ−ợc tự động điều chỉnh ổn định bằng cách tự động điều chỉnh IKT + Có nhiều sơ đồ điều chỉnh khác nhau nh− dùng chỉnh l−u có điều khiển hoặc cuộn dây điện kháng vvv * Một sơ đồ dùng chỉnh l−u có điều khiển để tự động điều chỉnh IKT nh− hình vẽ 8-2 sau Thông qua khối đo l−ờng và so sánh thực hiện chức năng so sánh điện áp trên cực của MF và điện áp định chuẩn( UMF <Uđm). Sự sai lệch điện áp đ−ợc đ−a đến Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 56 bộ tự động điều chỉnh điện áp → máy phát xung( FX) → bộ chỉnh l−u có điều khiển→ làm biến thiên IKT của máy phát giữa cho điện áp không đổi. * Tự động điều chỉnh tần số: Bằng cách tự động điều chỉnh tốc