Đặc Tính Cơ Bản Của Động Cơ điện - .vn

Donate to VNFoundation Project name

• Trang chủ
• Tra cứu tài liệu
• Đóng góp
• Giới thiệu

• • 
• Đăng ký
• Đăng nhập

Đăng nhập

• Ghi nhớ
• Quên mật khẩu?

Đăng nhập Bạn chưa có tài khoản? Hãy đăng ký. Tên đăng nhập hoặc mật khẩu chưa đúng TÀI LIỆU Đặc tính cơ bản của Động cơ điện 0

Chương 1 đã cho ta thấy, khi đặt hai đường đắc tính cơ M(() và Mc(() lên cùng một hệ trục toạ độ, ta có thể xác định được trạng thái lamg việc của động cơ và của hệ (xem hình 1-2 và hình 1-3): trạng thái xác lập khi M = Mc ứng với giao điểm của hai đường đặc tính M(() và Mc((); hoặc trạng thái quá độ khi M ( Mc tại những vùng có ( ( (xl ; trạng thái động cơ thuộc góc phần tư thứ nhất và thứ ba; hoặc trạng thái hãm thuộc góc phần tư thứ hai và thứ tư.

Khi phân tích các hệ truyền động, ta thường coi máy sản xuất đã cho trước, nghĩa là coi như biết trước đặc tính cơ Mc(() của nó. Vậy muốn tìm kiếm một trạng thái làm việc với những thông số yêu cầu như tốc độ, mômen, dòng điện động cơ v... ta phải tạo ra những đặc tính cơ của động cơ tương ứng. Muốn vậy, ta phải ta phải nắm vững các phương trình đặc tính cơ và các đặc tính cơ của các loại động cơ điện, từ đó hiểu được các phương pháp tạo ra các đặc tính cơ nhân tạo phù hợp với máy sản xuất đã cho và điều khiển động cơ sao cho có được các trạng thái làm việc theo yêu cầu công nghệ.

Mỗi động cơ có một đặc tính cơ tự nhiên xác định bởi các số liệu định mức của nó. Trong nhiều trường hợp ta coi đặc tính này như loạt số liệu cho trước. Mặt khác nó có thể có vô số đặc tính cơ nhân tạo có được do biến đổi một hoặc vài thông số của nguồn, của mạch điện động cơ, hoặc do thay đổi cách nối dây của mạch, hoặc do dùng thêm thiết bị biến đổi. Do đó bất kỳ thông số nào có ảnh hưởng đến hình dáng và vị trí của đặc tính cơ, đều được coi là thông số điều khiển động cơ, và tương ứng là một phương pháp tạo đặc tính cơ nhân tạo hay đặc tính điều chỉnh.

Phương trình đặc tính cơ của động cơ điện có thể viết theo dạng thuận M = f(() hay dạng ngược ( = f(M).

Sơ đồ nối dây của ĐMđl và ĐMss:

Động cơ điện một chiều kích từ độc lập (ĐMđl): nguồn một chiều cấp cho phần ứng và cấp cho kích từ độc lập nhau.

Khi nguồn một chiều có công suất vô cùng lớn và điện áp không đổi thì có thể mắc kích từ song song với phần ứng, lúc đó động cơ được gọi là động cơ điện một chiều kích từ song song (ĐMss).

Hình 2-1: a) Sơ đồ nối dây động cơ điện một chiều kích từ độc lập.

b) Sơ đồ nối dây động cơ điện một chiều kích từ song song.

Các thông số cơ bản của ĐMđl:

Các thông số định mức:

nđm(vòng/phút); (đm(Rad/sec); Mđm(N.m hay KG.m); (đm(Wb);

fđm(Hz); Pđm(KW); Uđm(V); Iđm(A); ...

Các thông số tính theo các hệ đơn vị khác:

(* = (/(đm ; M* = M/Mđm ; I* = I/Iđm; (* = (/(đm; R* = R/Rđm;

Rcb = Uđm/Iđm,;

ω%; M%; I%; ...

Phương trình đặc tính cơ - điện và đặc tính cơ của ĐMđl:

Theo sơ đồ hình 2-1a và hình 2-1b, có thể viết phương trình cân bằng điện áp của mạch phần ứng như sau:

Uư = E + (Rư + Rưf).Iư (2-1)

Trong đó:

Uư là điện áp phần ứng động cơ, (V)

E là sức điện động phần ứng động cơ (V).

E=p.N2πa⋅φ⋅ω=Kφ⋅ω size 12{"E=" { {p "." N} over {2πa} } cdot φ cdot ω=Kφ cdot ω} {} (2-2)

ĉ là hệ số kết cấu của động cơ.

Hoặc: E = Ke(.n (2-3)

Và:ĉ

Vậy: Ke =Ġ= 0,105.K

Rư­ là điện trở mạch phần ứng, Rư = rư + rctf + rctb + rtx , (().

Trong đó: rư là điện trở cuộn dây phần ứng của động cơ (().

Rctf là điện trở cuộn dây cực từ phụ của động cơ (().

Rctb là điện trở cuộn dây cực từ bù của động cơ (().

Rctb là điện trở tiếp xúc giữa chổi than với cổ góp của

động cơ (().

Rư­f là điện trở phụ mạch phần ứng.

Iư là dòng điện phần ứng.

Từ (2-1) và (2-2) ta có:

ω=UæKφ−Ræ+RæfKφIæ size 12{ω= { {U rSub { size 8{æ} } } over {Kφ} } - { {R rSub { size 8{æ} } "+R" rSub { size 8{"æf"} } } over {Kφ} } I rSub { size 8{æ} } } {} (2-4)

Đây là phương trình đặc tính cơ - điện của động cơ một chiều kích từ độc lập.

Mặt khác, mômen điện từ của động cơ được xác định:

Mđt = K(Iư (2-5)

Khi bỏ qua tổn thất ma sát trong ổ trục, tổn thất cơ, tổn thất thép thì có thể coi: Mcơ ( Mđt ( M

Suy ra: Iư =Ġ (2-6)

Thay giá trị Iư vào (2-4), ta có:

ω=UæKφ−Ræ+Ræf(Kφ)2M=UæKφ−RæΣ(Kφ)2M size 12{ω= { {U rSub { size 8{æ} } } over {Kφ} } - { {R rSub { size 8{æ} } "+R" rSub { size 8{"æf"} } } over { \( Kφ \) rSup { size 8{2} } } } M= { {U rSub { size 8{æ} } } over {Kφ} } - { {R rSub { size 8{æΣ} } } over { \( Kφ \) rSup { size 8{2} } } } M" "} {} (2-7)

Đây là phương trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập.

Có thể biểu diễn đặc tính cơ dưới dạng khác:

ω = ω0 - Δω (2-8)

Trong đó: Ġ gọi là tốc độ không tải lý tưởng. (2-9)

Ġ gọi là độ sụt tốc độ. (2-10)

Từ các phương trình đặc tính cơ điện (2-4) và phương trình đặc tính cơ (2-8) trên, với giả thiết phần ứng được bù đủ và ( = const thì ta có thể vẽ được các đặc tính cơ - điện (hình 2-2a) và đặc tính cơ (hình 2-2b) là những đường thẳng.

Hình 2-2: a) Đặc tính cơ - điện động cơ một chiều kích từ độc lập.

b) Đặc tính cơ động cơ điện một chiều kích từ độc lập.

Đặc tính cơ tự nhiên (TN) là đặc tính cơ có các tham số định mức và không có điện trở phụ trong mạch phần ứng động cơ:

ω=UæâmKφâm−Ræâm(Kφâm)2M size 12{ω= { {U rSub { size 8{"æâm"} } } over {Kφ rSub { size 8{"âm"} } } } - { {R rSub { size 8{"æâm"} } } over { \( Kφ rSub { size 8{"âm"} } \) rSup { size 8{2} } } } M } {} (2-11)

Đặc tính cơ nhân tạo (NT) là đặc tính cơ có một trong các tham số khác định mức hoặc có điện trở phụ trong mạch phần ứng động cơ.

Khi ( = 0, ta có:

Iæ=UæRæ+Ræf=Inm size 12{I rSub { size 8{æ} } = { {U rSub { size 8{æ} } } over {R rSub { size 8{æ} } +R rSub { size 8{ ital "æf"} } } } =I rSub { size 8{ ital "nm"} } } {} (2-12)

Và:ĉ (2-13)

Trong đó: Inm - gọi là dòng điện (phần ứng) ngắn mạch

Mnm - gọi là mômen ngắn mạch

Từ (2-7) ta xác định được độ cứng đặc tính cơ :

β=dMdω=−(Kφ)2Ræ+Ræf size 12{β= { { ital "dM"} over {dω} } = - { { \( Kφ \) rSup { size 8{2} } } over {R rSub { size 8{æ} } +R rSub { size 8{ ital "æf"} } } } } {} (2-14)

Đối với đặc tính cơ tự nhiên:

βtn=−(Kφdm)2Ræ size 12{β rSub { size 8{ ital "tn"} } = - { { \( Kφ rSub { size 8{ ital "dm"} } \) rSup { size 8{2} } } over {R rSub { size 8{æ} } } } } {} (2-15)

Và:ĉ (2-16)

Nếu chưa có giá trị Rư thì ta có thể xác định gần đúng dựa vào giả thiết coi tổn thất trên điện trở phần ứng do dòng điện định mức gây ra bằng một nửa tổn thất trong động cơ:

Ræ=0,5.(1−ηâm)UâmIâm,Ω size 12{R rSub { size 8{æ} } =0,5 "." \( 1 - η rSub { size 8{ ital "âm"} } \) { {U rSub { size 8{ ital "âm"} } } over {I rSub { size 8{ ital "âm"} } } } , %OMEGA } {} (2-17)

* Ví dụ 2-1:

Xây dựng đặc tính cơ tự nhiên và nhân tạo của động cơ điện một chiều kích từ độc lập có các số liệu sau:

Động cơ làm việc dài hạn, công suất định mức là 6,6KW; điện áp định mức: 220V; tốc độ định mức: 2200vòng/phút; điện trở mạch phần ứng gồm điện trở cuộn dây phần ứng và cực từ phụ: 0,26(; điện trở phụ đưa vào mạch phần ứng: 1,26(.

* Giải:

a) Xây dựng đặc tính cơ tự nhiên:

Đặc tính cơ tự nhiên có thể vẽ qua 2 điểm: là điểm định mức [Mđm; (đm] và điểm không tải lý tưởng [M = 0; ( = (0]. Hoặc điểm không tải lý tưởng [M = 0; ( = (0] và điểm ngắn mạch [Mnm; ( = 0]. Hoặc điểm định mức [Mđm; (đm] và điểm ngắn mạch [Mnm; ( = 0].

Tốc độ góc định mức:

ω âm = n âm 9, 55 = 2200 9, 55 = 230 , 3 rad/s size 12{ω rSub { size 8{ ital "âm"} } = { {n rSub { size 8{ ital "âm"} } } over {9,"55"} } = { {"2200"} over {9,"55"} } ="230",3" rad/s"} {}

Mômen (cơ) định mức:

M âm = P âm . 1000 ω âm = 6,6 . 1000 230 , 3 = 28 , 6 Nm size 12{M rSub { size 8{ ital "âm"} } = { {P rSub { size 8{ ital "âm"} } "." "1000"} over {ω rSub { size 8{ ital "âm"} } } } = { {6,6 "." "1000"} over {"230",3} } ="28",6" Nm"} {}

Như vậy ta có điểm thứ nhất trên đặc tính cơ tự nhiên cần tìm là điểm định mức: [28,6 ; 230,3].

Từ phương trình đặc tính cơ tự nhiên ta tính được:

Kφ âm = U âm − I âm . R æ ω âm = 220 − 35 . 0, 26 230 , 3 = 091 Wb size 12{Kφ rSub { size 8{ ital "âm"} } = { {U rSub { size 8{ ital "âm"} } - I rSub { size 8{ ital "âm"} } "." R rSub { size 8{æ} } } over {ω rSub { size 8{ ital "âm"} } } } = { {"220" - "35" "." 0,"26"} over {"230",3} } ="091"" Wb"} {}

Tốc độ không tải lý tưởng:

ω 0 = U âm Kφ âm = 220 0, 91 ≈ 241 , 7 rad/s size 12{ω rSub { size 8{0} } = { {U rSub { size 8{ ital "âm"} } } over {Kφ rSub { size 8{ ital "âm"} } } } = { {"220"} over {0,"91"} } approx "241",7" rad/s"} {}

Ta có điểm thứ hai của đặc tính [0; 241,7] và như vậy ta có thể dựng được đường đặc tính cơ tự nhiên như đường ( trên hình 2 - 3.

Ta có thể tính thêm điểm thứ ba là điểm ngắn mạch [Mnm; 0]

M nm = Kφ . I nm = Kφ ⋅ U dm R ­ = 0, 91 ⋅ 220 0, 26 = 770 Nm size 12{M rSub { size 8{ ital "nm"} } =Kφ "." I rSub { size 8{ ital "nm"} } =Kφ cdot { {U rSub { size 8{ ital "dm"} } } over {R rSub { size 8{­} } } } =0,"91" cdot { {"220"} over {0,"26"} } ="770"" Nm"} {}

Vậy ta có tọa độ điểm thứ ba của đặc tính cơ tự nhiên [770; 0].

Độ cứng của đặc tính cơ tự nhiên có thể xác định theo biểu thức (2-15) hoặc xác định theo số liệu lấy trên đường đặc tính hình 2-3.

∣ β tn ∣ = dM dω = ΔM Δω = 0 − M âm ω 0 − ω âm = 28 , 6 241 , 7 − 230 , 3 = 2,5 Nm . s size 12{ lline β rSub { size 8{ ital "tn"} } rline = { { ital "dM"} over {dω} } = { {ΔM} over {Δω} } = { {0 - M rSub { size 8{ ital "âm"} } } over {ω rSub { size 8{0} } - ω rSub { size 8{ ital "âm"} } } } = { {"28",6} over {"241",7 - "230",3} } =2,5" Nm" "." s} {}

b) Xây dựng đặc tính cơ nhân tạo có Rưf = 0,78(:

Khi thay đổi điện trở phụ trên mạch phần ứng thì tốc độ không tải lý tưởng không thay đổi, nên ta có thể vẽ đặc tính cơ nhân tạo (có Rưf = 0,78() qua các điểm không tải lý tưởng [0; (0] và điểm tương ứng với tốc độ nhân tạo [Mđm; (nt]:

Ta tính được giá trị mômen (cơ) định mức:

M âm = P âm . 1000 ω âm = 6,6 . 1000 230 , 3 = 28 , 66 Nm size 12{M rSub { size 8{ ital "âm"} } = { {P rSub { size 8{ ital "âm"} } "." "1000"} over {ω rSub { size 8{ ital "âm"} } } } = { {6,6 "." "1000"} over {"230",3} } ="28","66"" Nm"} {}

Và tính tốc độ góc nhân tạo:

ω nt = U âm − ( R æ + R æf ) . I âm Kφ âm = 220 − ( 0, 26 + 1, 26 ) . 35 0, 91 = 183 , 3 rad/s alignl { stack { size 12{ω rSub { size 8{ ital "nt"} } = { {U rSub { size 8{ ital "âm"} } - \( R rSub { size 8{æ} } +R rSub { size 8{ ital "æf"} } \) "." I rSub { size 8{ ital "âm"} } } over {Kφ rSub { size 8{ ital "âm"} } } } } {} # " "= { {"220" - \( 0,"26"+1,"26" \) "." "35"} over {0,"91"} } ="183",3" rad/s" {} } } {}

Ta có tọa độ điểm tương ứng với tốc độ nhân tạo [28,66; 183,3]

Vậy ta có thể dựng được đường đặc tính cơ nhân tạo có điện trở phụ trong mạch phần ứng như đường ( trên hình 2 - 3.

Đặc tính cơ khi khởi động ĐMđl và tính điện trở khởi động:

Khởi động và xây dựng đặc tính cơ khi khởi động:

+ Nếu khởi động động cơ ĐMđl bằng phương pháp đóng trực tiếp thì dòng khởi động ban đầu rất lớn: Ikđbđ = Uđm/Rư ( (10 ( 20)Iđm, như vậy nó có thể đốt nóng động cơ, hoặc làm cho sự chuyển mạch khó khăn, hoặc sinh ra lực điện động lớn làm phá huỷ quá trình cơ học của máy.

+ Để đảm bảo an toàn cho máy, thường chọn:

Ikđbđ = Inm ( Icp = 2,5Iđm (2-18)

+ 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.

I’kđbđ = I’nm =Ġ= (2(2,5)Iđm ( Icp ; (2-19)

* Xây dựng các đặc tính cơ - điện khi khởi động ĐMđl:

- Từ các thông số định mức (Pđm; Uđm; Iđm; nđm, (đm; ...) và thông số tải (Ic; Mc; Pc; ...), số cấp khởi động m, ta vẽ đặc tính cơ tự nhiên.

- Xác định dòng điện khởi động lớn nhất: Imax = I1 = (2(2,5)Iđm

- Xác định dòng điện khởi động nhỏ nhất: Imin = I2 = (1,1(1,3)Ic

- Từ điểm a(I 1) kẽ đường a(0 nó sẽ cắt I2 = const tại b; từ b kẽ đường song song với trục hoành nó cắt I1 = const tại c; nối c(0 nó sẽ cắt I2 = const tại d; từ d kẽ đường song song với trục hoành thì nó cắt I1 = const tại e; ...

Cứ như vậy cho đến khi nó gặp đường đặc tính cơ tự nhiên tại điểm giao nhau của đặc tính cơ TN và I1 = const, ta sẽ có đặc tính khởi động abcde...XL.

Nếu điểm cuối cùng gặp đặc tính TN mà không trùng với giao điểm của đặc tính cơ TN và I1 = const thì ta phải chọn lại I1 hoặc I2 rồi tiến hành lại từ đầu.

Hình 2-3: a) Sơ đồ nối dây Đmđl khởi động 2 cấp, m = 2

b) Các đặc tính khởi động Đmđl, m = 2.

Tính điện trở khởi động:

a) Phương pháp đồ thị:

Dựa vào biểu thức của độ sụt tốc độ (( trên các đặc tính cơ ứng với một giá trị dòng điện (ví dụ I1) ta có:

ΔωTN=RæKφI1;ΔωNT=Ræ+RæfKφI1 size 12{Δω rSub { size 8{ ital "TN"} } = { {R rSub { size 8{æ} } } over {Kφ} } I rSub { size 8{1} } ;" "Δω rSub { size 8{"NT"} } = { {R rSub { size 8{æ} } +R rSub { size 8{æf} } } over {Kφ} } I rSub { size 8{1} } } {}; (2-20)

Rút ra: ĉ (2-21)

Qua đồ thị ta có:

R æf1 = ha − he he R æ = ae he R æ ; size 12{R rSub { size 8{æf1} } = { { ital "ha" - ital "he"} over { ital "he"} } R rSub { size 8{æ} } = { {"ae"} over {"he"} } R rSub { size 8{æ} } ;" "} {}

Tương tự như vậy:

R æf2 = hc − he he R æ = ce he R æ ; size 12{R rSub { size 8{æf2} } = { { ital "hc" - ital "he"} over { ital "he"} } R rSub { size 8{æ} } = { {"ce"} over {"he"} } R rSub { size 8{æ} } ;" "} {}

Điện trở tổng ứng với mỗi đặc tính cơ:

R1 = Rư + Rưf (1) = Rư + (Rưf 1 + Rưf 2)

R2 = Rư + Rưf (2) = Rư + (Rưf 2)

b) Phương pháp giải tích:

Giả thiết động cơ được khởi động với m cấp điện trở phụ. Đặc tính khởi động đầu tiên và dốc nhất là đường 1 (hình 2-3b), sau đó đến cấp 2, cấp 3, ... cấp m, cuối cùng là đặc tính cơ tự nhiên::

Điện trở tổng ứng với mỗi đặc tính cơ:

R1 = Rư + Rưf (1) = Rư + (Rưf 1 + Rưf 2 + ... + Rưf m)

R2 = Rư + Rưf (2) = Rư + (Rưf 1 + Rưf 2 + ... + Rưf m-1)

...

Rm-1 = Rư + (Rưf m-1 + Rưf m)

Rm = Rư + (Rưf m)

Tại điểm b trên hình 2-3b ta có:

I2=Uâm−E1R1 size 12{I rSub { size 8{2} } = { {U rSub { size 8{ ital "âm"} } - E rSub { size 8{1} } } over {R rSub { size 8{1} } } } " "} {} (2-22)

Tại điểm c trên hình 2-3b ta có:

I1=U®m−E1R2 size 12{I rSub { size 8{1} } = { {U rSub { size 8{®m} } -E rSub { size 8{1} } } over {R rSub { size 8{2} } } } " "} {} (2-23)

Trong quá trình khởi động, ta lấy:

I1I2=λ size 12{ { {I rSub { size 8{1} } } over {I rSub { size 8{2} } } } =λ} {}= const (2-24)

Vậy:Ġ (2-25)

Rút ra:

Rm=λRæRm−1=λRm=λ2Ræ...R2=λR3=λm−1RæR1=λR2=λmRæ}}}} size 12{alignl { stack { left none R rSub { size 8{m} } =λR rSub { size 8{æ} } {} # right rbrace left none R rSub { size 8{m - 1} } =λR rSub { size 8{m} } =λ rSup { size 8{2} } R rSub { size 8{æ} } {} # right rbrace left none "." "." "." {} # right rbrace left none R rSub { size 8{2} } =λR rSub { size 8{3} } =λ rSup { size 8{m - 1} } R rSub { size 8{æ} } {} # right rbrace left none R rSub { size 8{1} } =λR rSub { size 8{2} } =λ rSup { size 8{m} } R rSub { size 8{æ} } {} # right rbra } } rbrace } {} (2-26)

+ Nếu cho trước số cấp điện trở khởi động m và R1, Rư thì ta tính được bội số dòng điện khi khởi động:

λ=R1Ræm=UâmRæ.I1m=UâmRæ.I2m+1 size 12{λ= nroot { size 8{m} } { { {R rSub { size 8{1} } } over {R rSub { size 8{æ} } } } } = nroot { size 8{m} } { { {U rSub { size 8{ ital "âm"} } } over {R rSub { size 8{æ} } "." I rSub { size 8{1} } } } } = nroot { size 8{m+1} } { { {U rSub { size 8{ ital "âm"} } } over {R rSub { size 8{æ} } "." I rSub { size 8{2} } } } } " "} {} (2-27)

Trong đó: R1 = Uđm/I1; rồi thay tiếp I1 = (I2.

+ Nếu biết (, R1, Rư ta xác định được số cấp điện trở khởi động:

m=lg(R1/Ræ)lgλ size 12{m= { {"lg" \( R rSub { size 8{1} } /R rSub { size 8{æ} } \) } over {"lg"λ} } " "} {} (2-28)

* Trị số các cấp khởi động được tính như sau:

Ræfm=Rm−Ræ=(λ−1).RæRæfm−1=Rm−1−Rm=λ(λ−1).Ræ...Ræf2=R2−R3=λm−2(λ−1).RæRæf1=R1−R2=λm−1(λ−1).Ræ}}}} size 12{alignl { stack { left none R rSub { size 8{æ ital "fm"} } =R rSub { size 8{m} } - R rSub { size 8{æ} } = \( λ - 1 \) "." R rSub { size 8{æ} } {} # right rbrace left none R rSub { size 8{æ ital "fm" - 1} } =R rSub { size 8{m - 1} } - R rSub { size 8{m} } =λ \( λ - 1 \) "." R rSub { size 8{æ} } {} # right rbrace left none "." "." "." {} # right rbrace left none R rSub { size 8{æf2} } =R rSub { size 8{2} } - R rSub { size 8{3} } =λ rSup { size 8{m - 2} } \( λ - 1 \) "." R rSub { size 8{æ} } {} # right rbrace left none R rSub { size 8{æf1} } =R rSub { size 8{1} } - R rSub { size 8{2} } =λ rSup { size 8{m - 1} } \( λ - 1 \) "." R rSub { size 8{æ} } {} # right rbra } } rbrace } {} (2-29)

* Ví dụ 2-2:

Cho động cơ kích từ song song có các số liệu sau: Pđm = 25KW; Uđm = 220V; nđm = 420vg/ph; Iđm = 120A; Rư* = 0,08. Khởi động hai cấp điện trở phụ với tần suất 1lần/1ca, làm việc ba ca, mômen cản quy đổi về trục động cơ (cả trong thời gian khởi động) Mc ( 410Nm. Hảy xác định các cấp điện trở phụ.

* Giải:

Trước hết ta xác định các số liệu cần thiết của động cơ:

Điện trở định mức: Rđm = Uđm/Iđm = 220V/120A = 1,83(.

Điện trở phần ứng: Rư = Rư*.Rđm = 0,08.1,83 = 0,146(.

Tốc độ góc định mức: (đm = nđm/ 9,55 = 420/ 9,55 = 44 rad/s.

Từ thông của động cơ và hệ số kết cấu của nó:

Kφ âm = U âm − R æ . I âm ω âm = 220 − 0, 146 . 120 44 = 4,6 Wb size 12{Kφ rSub { size 8{ ital "âm"} } = { {U rSub { size 8{ ital "âm"} } - R rSub { size 8{æ} } "." I rSub { size 8{ ital "âm"} } } over {ω rSub { size 8{ ital "âm"} } } } = { {"220" - 0,"146" "." "120"} over {"44"} } =4,6" Wb"} {}

Dòng điện phụ tải: Ic = Mc/K(đm = 410/4,6 = 89A ( 0,74Iđm.

Với tần suất khởi động ít, dòng điện và mômen phụ tải nhỏ hơn định mức, nên ta coi trường hợp này thuộc loại khởi động bình thường với số cấp khởi động cho trước m = 2, dùng biểu thức (2-27), chọn trước giá trị I2:

I2 = 1,1.Ic = 1,1.89A = 98 A

Ta tính được bội số dòng điện khởi động:

λ = U âm R æ . I 2 m + 1 = 220 0, 146 . 98 2 + 1 ≈ 2,5 size 12{λ= nroot { size 8{m+1} } { { {U rSub { size 8{ ital "âm"} } } over {R rSub { size 8{æ} } "." I rSub { size 8{2} } } } } = nroot { size 8{2+1} } { { {"220"} over {0,"146" "." "98"} } } approx 2,5} {}

Kiểm nghiệm lại giá trị dòng điện I1:

I1 = (.I2 = 2,5.98A = 245A ( 2Iđm

Giá trị dòng khởi động thấp hơn giá trị cho phép, nghĩa là số liệu đã tính là hợp lý.

Hình 2-4: a) Sơ đồ nối dây Đmđl khởi động 2 cấp, m = 2

b) Các đặc tính khởi động Đmđl, m = 2:

Đường 1 có: R1 = Rư + Rưf1 + Rưf2

Đường 2 có: R2 = Rư + Rưf2

Đường TN có: R3 = Rư

Theo (2-26) ta xác định được các cấp điện trở tổng với hai đường đặc tính nhân tạo:

R1 = (Rư = 2,5.0,146 = 0,365 (

R2 = λR1 = 2,5.0,365 = 0,912 

Và các điện trở phụ của các cấp sẽ là:

Rưf1 = R1 - Rư

= 0,365 - 0,146 = 0,219 

Rưf2 = R2 - Rưf1 - Rư

= 0,912 - 0,219 - 0,146 = 0,547 

Các đặc tính cơ khi hãm ĐMđl:

Hãm là trạng thái mà động cơ sinh ra mômen quay ngược chiều với tốc độ, hay còn gọi là chế độ máy phát. Động cơ điện một chiều kích từ độc lập có ba trạng thái hãm:

Hãm tái sinh:

Hãm tái sinh khi tốc độ quay của động cơ lớn hơn tốc độ không tải lý tưởng (( > (0). Khi hãm tái sinh, sức điện động của động cơ lớn hơn điện áp nguồn: E > 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.

Khi hãm tái sinh:

Ih=Uæ−EæR=Kφω0−KφωR<0Mh=KφIh<0} size 12{alignl { stack { left none I rSub { size 8{h} } = { {U rSub { size 8{æ} } - E rSub { size 8{æ} } } over {R} } = { {K ital "φω" rSub { size 8{0} } - K ital "φω"} over {R} } <0" " {} # right rbrace left none M rSub { size 8{h} } =KφI rSub { size 8{h} } <0 {} # right rbra } } rbrace } {} (2-30)

* Một số trạng thái hãm tái sinh:

+ Hãm tái sinh khi ( > (0: lúc này máy sản xuất như là nguồn động lực quay rôto động cơ, làm cho động cơ trở thành máy phát, phát năng lượng trả về nguồn.

Vì E > Uư, do đó dòng điện phần ứng sẽ thay đổi chiều so với trạng thái động cơ :

Iæ=Ih=Uæ−ERæΣ<0 size 12{I rSub { size 8{æ} } =I rSub { size 8{h} } = { {U rSub { size 8{æ} } - E} over {R rSub { size 8{æΣ} } } } <0} {} ; Mh = Kϕ.Ih < 0 ;

Mômen động cơ đổi chiều (M < 0) và trở nên ngược chiều với tốc độ, trở thành mômen hãm (Mh).

+ Hãm tái sinh khi giảm điện áp phần ứng (Uư2 < Uư1), lúc này Mc là dạng mômen thế năng (Mc = Mtn). Khi giảm điện áp nguồn đột ngột, nghĩa là tốc độ (0 giảm đột ngột trong khi tốc độ ( chưa kịp giảm, do đó làm cho tốc độ trên trục động cơ lớn hơn tốc độ không tải lý tưởng (( > (02). Về mặt năng lượng, do động năng tích luỹ ở tốc độ cao lớn sẽ tuôn vào trục động cơ làm cho động cơ trở thành máy phát, phát năng lượng trả lại nguồn (hay còn gọi là hãm tái sinh), hình 2-5b.

Hình 2- 5b: Hãm tái sinh khi giảm tốc độ bằng cách giảm

điện áp phần ứng động cơ (Uư2 < Uư1).

+ Hãm tái sinh khi đảo chiều điện áp phần ứng (+Uư ( - Uư): lúc này Mc là dạng mômen thế năng (Mc = Mtn). Khi đảo chiều điện áp phần ứng, nghĩa là đảo chiều tốc độ + (0 ( - (0, động cơ sẽ dần chuyển sang đường đặc tính có -Uư, và sẽ làm việc tại điểm B (((B(>(- (0(). Về mặt năng lượng, do thế năng tích luỹ ở trên cao lớn sẽ tuôn vào động cơ, làm cho động cơ trở thành máy phát, phát năng lượng trả lại nguồn, hình 2-5c.

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 hình 2-5c), và khi hạ tải thì động cơ làm việc ở chế độ máy phát (điểm B hình 2-5c).

Hãm ngược:

Hãm ngược là khi mômen hãm của động cơ ngược chiều với tốc độ quay (M(((). 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 Rưf lớn vào mạch phần ứng thì động cơ sẽ chuyển sang điểm B, D và làm việc ổn định ở điểm E ((ôđ = (E và (ôđ(((A) trên đặc tính cơ có thêm Rưf lớn, và đoạn DE 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:

Ih=U­+E­R­+R­f=U­+KfwR­+R­fMh=KfIh} size 12{alignl { stack { left none I rSub { size 8{h} } = { {U rSub { size 8{­} } +E rSub { size 8{­} } } over {R rSub { size 8{­} } +R rSub { size 8{­f} } } } = { {U rSub { size 8{­} } +K ital "fw"} over {R rSub { size 8{­} } +R rSub { size 8{­f} } } } " " {} # right rbrace left none M rSub { size 8{h} } =KfI rSub { size 8{h} } {} # right rbra } } rbrace } {} (2-31)

Hình 2-6a: a) Sơ đồ hãm ngược bằng cách thêm Rưf.

b) Đặc tính cơ khi hãm ngược bằng thêm Rưf.

Tại thời điểm chuyển đổi mạch điện thì mômen động cơ nhỏ hơn mômen cản (MB < Mc) nên tốc độ động cơ giảm dần. Khi ( = 0, động cơ ở chế độ ngắn mạch (điểm D trên đặc tính có Rưf ) nhưng mômen của nó vẫn nhỏ hơn mômen cản: Mnm < Mc; Do đó mômen cản của tải trọng sẽ kéo trục động cơ quay ngược và tải trọng sẽ hạ xuống, (( < 0, đoạn DE trên hình 2-6a). Tại điểm E, động cơ quay theo chiều hạ tải trọng, trường hợp này sự chuyển động cử hệ được thực hiện nhờ thế năng của tải.

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, C 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:

Ih=−Uæ−EæRæ+Ræf=−Uæ+KφωRæ+Ræf<0 Mh=KφIh<0} size 12{alignl { stack { left none I rSub { size 8{h} } = { { - U rSub { size 8{æ} } - E rSub { size 8{æ} } } over {R rSub { size 8{æ} } +R rSub { size 8{æf} } } } = - { {U rSub { size 8{æ} } +K ital "φω"} over {R rSub { size 8{æ} } +R rSub { size 8{æf} } } } "<0 " {} # right rbrace left none M rSub { size 8{h} } =KφI rSub { size 8{h} } <0 {} # right rbra } } rbrace } {} (2-32)

Phương trình đặc tính cơ:

ω=−UæKφ−Ræ+Ræf(Kφ)2M size 12{ω= { { - U rSub { size 8{æ} } } over {Kφ} } - { {R rSub { size 8{æ} } "+R" rSub { size 8{"æf"} } } over { \( Kφ \) rSup { size 8{2} } } } M } {} (2-33)

2.2.5.3. Hãm động năng: (cho Uư = 0)

a) Hãm động năng kích từ độc lập:

Động cơ đang làm việc với lưới điện (điểm A), thực hiện cắt phần ứng động cơ ra khỏi lưới điện và đóng vào một điện trở hãm Rh, do động năng tích luỹ trong động cơ, cho nên động cơ vẫn quay và nó làm việc như một máy phát biến cơ năng thành nhiệt năng trên điện trở hãm và điện trở phần ứng.

Phương trình đặc tính cơ khi hãm động năng:

ω=−Ræ+Rh(Kφ)2M size 12{ω= - { {R rSub { size 8{æ} } "+R" rSub { size 8{h} } } over { \( Kφ \) rSup { size 8{2} } } } M } {} (2-34)

Tại thời điểm hãm ban đầu, tốc độ hãm ban đầu là (hđ nên sức điện động ban đầu, dòng hãm ban đầu và mômen hãm ban đầu:

Ehd=KφωhdIhd=−EhdRæ+Rh=−KφωhdRæ+Rh<0 Mhd=KφIhd<0}} size 12{alignl { stack { left none E rSub { size 8{ ital "hd"} } =K ital "φω" rSub { size 8{ ital "hd"} } {} # right rbrace left none I rSub { size 8{ ital "hd"} } = - { {E rSub { size 8{ ital "hd"} } } over {R rSub { size 8{æ} } +R rSub { size 8{h} } } } = - { {K ital "φω" rSub { size 8{ ital "hd"} } } over {R rSub { size 8{æ} } +R rSub { size 8{h} } } } "<0 " {} # right rbrace left none M rSub { size 8{ ital "hd"} } =KφI rSub { size 8{ ital "hd"} } <0 {} # right rbra } } rbrace } {} (2-35)

Trên đồ thị đặc tính cơ hãm động năng ta thấy rằng nếu mômen cản là phản kháng thì động cơ sẽ dừng hẵn (các đoạn B10 hoặc B20), còn nếu mômen cản là thế năng thì dưới tác dụng của tải sẽ kéo động cơ quay theo chiều ngược lại ((ôđ1 hoặc (ôđ2).

b) Hãm động năng tự kích từ :

Động cơ đang làm việc với lưới điện (điểm A), thực hiện cắt cả phần ứng và kích từ của động cơ ra khỏi lưới điện và đóng vào một điện trở hãm Rh, do động năng tích luỹ trong động cơ, cho nên động cơ vẫn quay và nó làm việc như một máy phát tự kích biến cơ năng thành nhiệt năng trên các điện trở.

Phương trình đặc tính cơ khi hãm động năng tự kích từ:

ω=−Ræ+Rkt+Rh(Kφ)2M size 12{ω= - { {R rSub { size 8{æ} } "+R" rSub { size 8{ ital "kt"} } +R rSub { size 8{h} } } over { \( Kφ \) rSup { size 8{2} } } } M" "} {} (2-36)

Trên đồ thị đặc tính cơ hãm động năng tự kích từ ta thấy rằng trong quá trình hãm, tốc độ giảm dần và dòng kích từ cũng giảm dần, do đó từ thông của động cơ cũng giảm dần và là hàm của tốc độ, vì vậy các đặc tính cơ khi hãm động năng tự kích từ giống như đặc tính không tải của máy phát tự kích từ.

So với phương pháp hãm ngược, hãm động năng có hiệu quả hơn khi có cùng tốc độ hãm ban đầu, nhất là tốn ít năng lượng hơn.

Các đặc tính cơ khi đảo chiều ĐMđl:

Giả sử động cơ đang làm việc ở điểm A theo chiều quay thuận trên đặc tính cơ tự nhiên thuận với tải Mc:

w=U­®mKf®m−R­®m(Kf®m)2M size 12{w= { {U rSub { size 8{"­®m"} } } over {Kf rSub { size 8{"®m"} } } } - { {R rSub { size 8{"­®m"} } } over { \( Kf rSub { size 8{"®m"} } \) rSup { size 8{2} } } } M } {} (2-37)

Với M = Mc thì ( = (A = (Thuận

Muốn đảo chiều động cơ, ta có thể đảo chiều điện áp phần ứng hoặc đảo chiều từ thông kích từ động cơ. Thường đảo chiều động cơ bằng cách đảo chiều điện áp phần ứng. Khi đảo chiều điện áp phần ứng thì (0 đảo dấu, còn (( thì không đảo dấu, đặc tính cơ khi quay ngược chiều:

ω=−UæKφ(Iæ)−Ræ+Ræf[Kφ(Iæ)]2M size 12{ω= { { - U rSub { size 8{æ} } } over {Kφ \( I rSub { size 8{æ} } \) } } - { {R rSub { size 8{æ} } +R rSub { size 8{æf} } } over { \[ Kφ \( I rSub { size 8{æ} } \) \] rSup { size 8{2} } } } M } {} (2-38)

Động cơ quay ngược chiều tương ứng với điểm A’ trên đặc tính cơ tự nhiên bên ngược, hoặc trên đặc tính cơ nhân tạo.

* Ví dụ 2-3:

Động cơ làm việc dài hạn, công suất định mức là 6,6KW; điện áp định mức: 220V; tốc độ định mức: 2200vòng/phút; điện trở mạch phần ứng gồm điện trở cuộn dây phần ứng và cực từ phụ: 0,26(; Trước khi hãm động cơ làm ở điểm định mức A(M = Mđm , ( = (đm); Hãy xác định trị số điện trở hãm đấu vào mạch phần ứng động cơ để hãm động năng kích từ độc lập với yêu cầu mômen hãm lớn nhất Mh.max = 2Mđm. Sử dụng sơ đồ hãm động năng kích từ độc lập như trong hình 2-9a.

* Giải:

Sử dụng sơ đồ hãm động năng kích từ độc lập hình 2-9a khi đó đảm bảo từ thông động cơ trong quá trình hãm là không đổi: ( = (đm.

Đặc tính cơ của động cơ trước khi hãm là đặc tính cơ tự nhiên, và khi chuyển sang đặc tính cơ hãm động năng kích từ độc lập (đoạn B0 trên hình 2-9b).

Điểm làm việc trước khi hãm là điểm định mức A, có:

Iư = Iđm = 35A, tương ứng mômen định mức Mđm;

(A = (đm = 230,3rad/s (xem ví dụ 2-1)

Sức điện động của động cơ trước khi hãm sẽ là:

Ebđ = EA = Uđm - Iư.Rư

Ebđ = 220 - 35.0,26 = 210,9V

Từ hình 2-9b ta thấy, mômen (và dòng điện) hãm lớn nhất sẽ có được tại thời điểm ban đầu của quá trình hãm, ngay khi chuyển đổi mạch điện từ chế độ động cơ trên đặc tính cơ tự nhiên sang mạch điện làm việc ở chế độ hãm động năng kích từ độc lập (điểm B):

Ih.max = Ih.bđ

Hoặc Mh.max = Mh.bđ

Vì ( = (đm nên mômen động cơ tỉ lệ thuận với dòng điện động cơ khi hãm, do đó để đảm bảo điều kiện Mh.max = 2Mđm thì:

Ih.bđ = 2Iđm = 2.35 = 70A

Điện trở tổng trong mạch phần ứng động cơ được xác định theo (2-34):

R æΣ = ∣ K φω I æ ∣ = ∣ K φω A I h . bâ ∣ = ∣ E A I h . bâ ∣ R æΣ = 210 , 9 70 = 3, 01 Ω alignl { stack { size 12{R rSub { size 8{æΣ} } = lline { {K ital "φω"} over {I rSub { size 8{æ} } } } rline = lline { {K ital "φω" rSub { size 8{A} } } over {I rSub { size 8{h "." ital "bâ"} } } } rline = lline { {E rSub { size 8{A} } } over {I rSub { size 8{h "." ital "bâ"} } } } rline } {} # R rSub { size 8{æΣ} } = { {"210",9} over {"70"} } =3,"01" %OMEGA {} } } {}

Vậy điện trở hãm phải đấu vào phần ứng động cơ khi hãm động năng kích từ độc lập sẽ là:

Rh = Rư( - Rư

Rh = 3,01 - 0,26 = 2,75 .

0 TẢI VỀ TÁI SỬ DỤNG

• Tài liệu PDF
• Tài liệu EPUB

• unknown
• 0 GIÁO TRÌNH | 1060 TÀI LIỆU

NỘI DUNG CÙNG TÁC GIẢ

• Các trung tâm nghiên cứu và triển khai phi chính phủ trong nước: Một cách đáp ứng nhu cầu
• Ứng dụng kỹ thuật GIS xây dựng bản đò đơn vị đất đai
• Phân loại ngư cụ ở Đồng Bằng Sông Cửu Long
• Tài liệu tham khảo
• Phụ lục
• sự phân bố của vi sinh vật trong môi trường tự nhiên
• Tài liệu tham khảo
• Dự báo
• Lời nói đầu
• dinh dưỡng của vi sinh vật

×

VOER message

×

VOER message

Thư viện Học liệu Mở Việt Nam (VOER) được tài trợ bởi Vietnam Foundation và vận hành trên nền tảng Hanoi Spring. Các tài liệu đều tuân thủ giấy phép Creative Commons Attribution 3.0 trừ khi ghi chú rõ ngoại lệ.

•