Phân tích chọn các phương án hãm,dừng động cơ.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

Hãm tái sinh xẩy ra khi tốc độ của rôto lớn hơn tốc độ không tải lý tưởng

(ω>ωo).Khi hãm tái sinh Eư> Uư động cơ làm việc như một máy phát nối song

song với lưới.So với chế độ động cơ ở chế độ hãm tái sinh dòng điện và mô men



ω



đổi chiều được xác định theo biểu thức sau.

Ul



U E KΦωo − KΦω

Ih = l− =

<0

R

R



Ih



e



Mh=kφIh < 0



ωxl

ωο Ul



I¦

e



Phương trình đặc tính cơ ở đoạn hãm tái

sinh là:

ω = ωo +



R

R

I h = ωo +

Mh

kΦ

( kΦ) 2



m



0

mc

h 19



HHình 9. Đặc tính hãm tái

sinh

Ở trạng thái hãm tái sinh Ih


chiều và công suất được trả về lưới



là P = (U-E).I ,đây là phương pháp hãm hữu ích về kinh tế vì động cơ sinh ra

điện năng hữu ích

Tuy nhiên hệ thống truyền động van động cơ (T-Đ) chỉ dẫn dòng theo một

chiều nhất định nên khi động cơ sinh ra năng lượng trả về lưới thì các van

không cho phép dẫn ngược .Nên phương pháp hãm này không phù hợp với yêu

cầu công nghệ .

3.2. Hãm ngược :

Hãm ngược là trạng thái máy phát của



ω

ωο



động cơ khi rôto quay ngược chiều với chiều

quay tương ứng của từ trường do điện áp nguồn

gây ra.

Mặt khác phụ tải mang tính chất phản

kháng nên ta chỉ xét trường hợp đảo chiều điện



e



0



c mc2



- ωο

13



TN



Ih



d



áp phần ứng khi động cơ đang quay.



a



Ul



0



mc1



ωxl

h 20



m



TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP



Hình 10: Đặc tính hãm ngược

Giả sử động cơ đang làm việc xác lập tại điểm a trên đặc tính tự nhiên với

phụ tải Mc1 .Ta đổi chiều điện áp phần ứng và đưa thêm điện trở phụ Rf vào

mạch phần ứng động cơ sẽ chuyển sang làm việc ở điểm b trên đặc tính biến trở

chiều quay ngược.Tại b do quán tính nên rôto vẫn quay theo chiều cũ còn mô

men đã đổi chiều chống lại chiều quay nên tốc độ giảm nhanh theo đoạn bc .Tại

c tốc độ bằng không nếu cắt phần ứng khỏi lưới động cơ sẽ dừng lại.Còn nếu

vẫn tiếp tục đóng phần ứng vào lưới và nếu tại cmô men của động cơ lớn hơn

mô men cản Mc2 thì động cơ sẽ quay ngược cuối cùng làm việc tại điểm d .Trên

đoạn hãm ngược bc vì điện áp đổi cực tính nên

Ih =



− Ul − E

(U + E )

=− l

<0

R + Rf

R + Rf



dấu ‘ – ‘ biểu thị dòng điện ngược chiều với trạng thái cũ

Mh = kφ.Ih< 0

Ta thấy hãm ngược thường đưa thêm điện trở phụ Rf vào để hạn chế dòng

điện hãm .Do đó trạng thái hãm này thường gây tổn thất lớn làm giảm đáng kể

tuổi thọ động cơ và không khắc phục được sự cố như mất điện .

3.3. Hãm động năng:

Ta xét trường hợp hãm động năng kích từ độc lập

a). Sơ đồ nguyên lý (H.21)



i¦



e



ck§



+



ul

h 21



rh



ω

ωο



b



a



Rh



r fk



m (I)



-



Mhd (Ihd)



0

h 22



14



Mc



TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP



Hình 11.Đặc tính hãm động năng

b.Nguyên lý làm việc:

Hãm động năng kích từ độc lập xẩy ra khi động cơ đang quay ta cắt phần

ứng động cơ ra khỏi lưới điện một chiều rồi đóng kín qua một điện trở hãm Rh

còn mạch kích từ vẫn giữ nguyên φ =const .

Tại thời điểm cắt phần ứng khỏi lưới điện do động năng tích lũy được ở

quá trình làm việc trước đó nên rôto vẫn quay theo chiều cũ với tốc độ ban đầu

Ebđ = k.φ.ωbđ

Vì phần ứng được khép mạch qua điện trở hãm Rh nên sức điện động ban

đầu sinh ra dòng điện hãm ban đầu được xác định .

I hbd = −



E bd

k.Φ.ω bd

=−

<0

R + Rh

R + Rh



Mhbđ =k.φ.ωbđ< 0 .Mô men ngược chiều với tốc độ .Mặt khác điện áp lóc

đầu đặt vào phần ứng động cơ lóc hãm bằng không nên ta có phương trình đặc

tính cơ khi hãm là .

ω=-



R + Rh

R + Rh

.I h = .M h

2

kΦ

( kΦ)



Với Ih ,Mh< 0 .Đây là phương trình đường thẳng đi qua gốc toạ độ dạng của

chúng được biểu diển như trên hình (H.22).

( k.Φ)2

β= −

R + Rh

Ta có :



Độ cứng phụ thuộc vào Rh khi Rh càng nhỏ thì đặc tính cơ càng cứng ,mô

men hãm càng lớn hãm càng nhanh.Tuy nhiên phải chọn Rh sao cho

Ihbđ≤ (2÷2.5)Iđm.

Khi hãm động năng kích từ độc lập tiêu thụ ít năng lượng từ lưới .Năng

lượng chủ yếu được tạo ra do động năng của động cơ tích được trong quá trình



15



TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

làm việc .Trong quá trình hãm động cơ chỉ tiêu thụ công suất kích từ rất nhỏ

Pkt=(1÷5)%Pđm .

 Đánh giá chọn phương pháp hãm dừng động cơ:



Từ những phân tích cụ thể của từng phương pháp hãm ta thấy: Phương

pháp hãm ngược hãm nhanh có hiệu quả tuy nhiên tổn thất năng lượng lớn làm

phát nóng động cơ ảnh hưởng đến tuổi thọ thiết bị .Còn phương pháp hãm động

năng có hiệu quả kém hơn phương pháp hãm ngược khi có cùng tốc độ ban đầu

và mô men cản Mc .Tuy nhiên hãm động năng lại ưu việt hơn về mặt năng

lượng tiêu thụ rất ít năng lượng từ lưới và mạch điều khiển cũng đơn giản hơn .

4. Phân tích chọn bộ biến đổi

Cấu trúc phần mạch lực của hệ thống truyền động điều chỉnh động cơ bao

giờ cũng cần có bộ biến đổi, các bộ biến đổi này cấp điện cho mạch phần ứng

hoặc kích từ của động cơ. Cho đến nay trong công nghiệp sử dụng 4 bộ biến đổi

chính:

- Bộ bỉến đổi máy điện gồm: Động cơ sơ cấp kéo máy phát điện một chiều

hoặc khuếch đại.

- Bộ biến đổi điện từ: Khuếch đại từ

- Bộ biến đổi chỉnh lưu bán dẫn: Chỉnh lưu Thyristor hoặc Điôt

- Bộ biến đổi chỉnh lưu không điều khiển + xung áp một chiều Tranzitor

hoặc Thysistor

4.1 Bộ biến đổi máy điện.



Bộ biến đổi này gồm máy phát một chiều

kích từ độc lập phát ra điện áp cung cấp cho

mạch phần ứng động cơ, máy phát này

thường do động cơ sơ cấp không đồng bộ 3

pha ĐK kéo quay và tốc độ quat của máy phát

là không đổi.

Bộ biến đổi này có sơ đồ nguyên lý như

hình vẽ.



®k



ukF

u®k



®



uF = uD



bb®



Hình 12: Bộ biến đổi máy điện

Người ta đã chứng minh được:



Trong đó: Hệ số cấu trúc máy phát.

16



TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

C: Hệ số góc của đặc tính từ hoá.

Vậy sức điện động của máy phát tỉ lệ điện áp kích thích bởi hệ số hằng :

Khi ta thay đổi sẽ thay đổi được tức là thay đổi được điện áp đặt lên

động cơ.

Nếu đặt thì ta có phương trình đặc tính của hệ như sau:



Từ hệ trên ta thấy khi điều chỉnh dòng kích thích tuỳ máy phát thì điều

chỉnh được tốc độ không tải còn độ cứng đặc tính cơ thì không đổi.

 Ưu điểm: Đây là một hệ thống cổ điển nhưng vẫn được sử dụng bởi:

- Đơn giản, dễ điều độ tin cậy cao, ít phụ thuộc vào sự thay đổi của nhiệt độ

môi trường.

- Điện áp ra bằng phẳng gần như không có song hài bậc cao.

- Dải điều chỉnh D = 10/1 : 30/1. Khi sử dụng các biện pháp ổn định tốc độ

dải điều chỉnh D có thể đạt D = 100/1 : 200/1

- Có thể điều chỉnh tốc độ vô cấp .

- Hệ thống làm việc linh hoạt ở bốn góc phần tư.

- Thực hiện tốt việc đảo chiều và các chế độ hãm.

- Phù hợp với tải Mc = const

 Nhược điểm:

- Công suất lắp đặt của hệ thống lớn gấp 5 lần công suất tải.

- Việc gia công nền móng tốn kém.

- Bảo quản phức tạp, gây tiếng ốn.

- Hiệu suất không cao do sử dụng nhiều máy điện.

4.2. Bộ biến đổi điện từ

 Sơ đồ nguyên lý :



a b c



Bằng cách thay đổi giá trị nguồn cấp

cho KĐT ta sẽ thay đổi được giá trị điện áp ra

của bộ biến đổi và thay đổi được tốc độ động

cơ.

 Ưu điểm:



+



Phạm vi điều chỉnh tốc độ tương đối rộng,

dễ chế tạo, bền, giá thành hạ.

-



Hình 13:Bộ biến đôi điện từ

Nhược điểm:

Độ linh động điều khiển kém, đảo chiều khó khăn.

Quán tính của hệ lớn do ảnh hưởng của điện kháng khuếch đại từ.

Hệ số công suất thấp, khi điều khiển chịu ảnh hưởng phi tuyến của đặc

tính từ hoá mạch từ.





-



17