0.1 Đặc tính cơ của động cơ điện  (Page 6/6)

$\begin{array}{}{I}_h=\frac{U_{­}+E_{­}}{R_{­}+R_{­f}}=\frac{U_{­}+K\text{fw}}{R_{­}+R_{­f}}\\ M_h={\mathrm{KfI}}_h\\ \begin{array}{}\}\end{array}\\ \end{array}$ (2-31)

EưHình 2-6a: a) Sơ đồ hãm ngược bằng cách thêm Rưf.b) Đặc tính cơ khi hãm ngược bằng thêm Rưf.0IưUưMnm Mc MHNEAôđBDb)IhUưEưRktfUư+-CktIktIưERưfa)(+Rưf)MMcMhMc(Nâng)(Hạ)

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:

(2-32)

Phương trình đặc tính cơ:

$\omega =\frac{-U_{\ae }}{\mathrm{K\phi }}-\frac{R_{\ae }{\text{+R}}_{\text{æf}}}{(\mathrm{K\phi }{)}^2}M$ (2-33)

bđ0IưUưEưMc MHNDAôđBCb)Mc’Ih-UưEư-0RktfUư+-CktIktIưERưfa)Hình 2-6b: a) Sơ đồ hãm ngược bằng cách đảo chiều Uư.b) Đặc tính cơ khi hãm ngược bằng cách đảo Uư.

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:

$\omega =-\frac{R_{\ae }{\text{+R}}_h}{(\mathrm{K\phi }{)}^2}M$ (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:

(2-35)

Hình 2-7a: a) Sơ đồ hãm động năng kích từ độc lập.b) Đặc tính cơ khi hãm động năng kích từ độc lập.bđ0IưUưEưMc MHĐN NọỹiĐNAôđ2B1b)ôđ1B2Rh1Rh20C2C1a)U+-IktRktfCktIưERhMbđ2 Mbđ1

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:

Hình 2-7b: a) Sơ đồ hãm động năng tự kích từ.b) Đặc tính cơ khi hãm động năng tự kích từ .a)U+-IktCktIưERhhbđ0IưUưEưMc MHĐN NọỹiĐNAôđ2B1b)ôđ1B2Rh1Rh20C2C1Mhđ1Mhđ2 $\omega =-\frac{R_{\ae }{\text{+R}}_{\text{kt}}+R_h}{(\mathrm{K\phi }{)}^2}M$ (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:

$w=\frac{U_{\text{­®m}}}{{\mathrm{Kf}}_{\text{®m}}}-\frac{R_{\text{­®m}}}{({\mathrm{Kf}}_{\text{®m}}{)}^2}M$ (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:

$\omega =\frac{-U_{\ae }}{\mathrm{K\phi }(I_{\ae })}-\frac{R_{\ae }+R_{\mathrm{\ae f}}}{[\mathrm{K\phi }(I_{\ae }){]}^2}M$ (2-38)

ôđ0Mc M-ôđA’b)Mc’-0RktfUư+-CktIktIưERưfa)Hình 2-8: a) Sơ đồ hãm ngược bằng cách đảo Uư.b) Đặc tính cơ khi hãm ngược bằng cách đảo Uư.(ĐCth)(ĐCng)AMM

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.

Hình 2-9: a) Sơ đồ hãm động năng kích từ độc lập. b) Đặc tính cơ khi hãm động năng kích từ độc lập.bđ0IưUưEưMc MHĐN KTĐLABb)ôđRh0Ca)U+-IktRktfCktIưERhMh.max

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):

$\begin{array}{}{R}_{\mathrm{\ae \Sigma }}=\mid \frac{K\text{φω}}{I_{\ae }}\mid =\mid \frac{K{\text{φω}}_A}{I_{h\text{.}\text{bâ}}}\mid =\mid \frac{E_A}{I_{h\text{.}\text{bâ}}}\mid \\ R_{\mathrm{\ae \Sigma }}=\frac{\text{210},9}{\text{70}}=\mathrm{3,}\text{01}\Omega \end{array}$

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 .