Điều chỉnh không tự động và điều chỉnh tự động
a) Điều chỉnh không tự động: tọa độ động cơ là việc thay đổi thông số đầu ra bằng cách tác động lên thông số đầu vào một cách rời rạc.
- Mỗi lần tác động ta có một giá trị không đổi của thông số đầu vào và tương ứng ta được một đường đặc tính cơ (nhân tạo).
- Khi động cơ làm việc, các nhiễu sẽ tác động vào hệ, nhưng thông số đầu
vào vẫn giữ không đổi nên điểm làm việc của động cơ chỉ di chuyển trên một đường đặc tính cơ => hệ “điều chỉnh vòng hở”.
b) Điều chỉnh tự động: tọa độ động cơ được thực hiện nhờ sự thay đổi liên tục của thông số đầu vào theo mức độ sai lệch của thông số đầu ra so với giá trị định trước, nhằm khắc phục sai lệch đó.
- Khi có tác động của nhiễu làm ảnh hưởng đến thông số đầu ra, thì thông số đầu vào sẽ thay đổi và động cơ sẽ có một đặc tính cơ khác, điểm làm việc của động cơ sẽ dịch chuyển từ đường đặc tính cơ này sang đường đặc tính cơ khác và vạch ra một đường đặc tính cơ của hệ điều chỉnh tự động.
- Như vậy : “Đặc tính cơ của hệ điều chỉnh tự động là quỹ tích của điểm làm việc của động cơ trên vô số các đường đặc tính cơ của hệ điều chỉnh vòng hở”.
- Việc thay đổi tự động thông số đầu vào được thực hiện nhờ mạch phản hồi. Vì vậy hệ này còn được gọi là hệ “điều chỉnh vòng kín”.
- Hệ điều chỉnh tự động tuy phức tạp nhưng đảm bảo tiêu chuẩn chất lượng cao.
86 trang |
Chia sẻ: Tiểu Khải Minh | Ngày: 22/02/2024 | Lượt xem: 64 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Bài giảng Truyền động điện (Trình độ: Cao đẳng) - Trường Cao đẳng Giao thông Vận tải TP.HCM, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
mômen cản
phản kháng
7. Định nghĩa đặc tính cơ của máy sản xuất. Phương trình tổng quát của nó và
giải tích các đại lượng trong phương trình?
8. Viết phương trình chuyển động cho hệ truyền động điện có phần cơ dạng
mẫu cơ học đơn khối và giải thích các đại lượng trong phương trình?
9. Định nghĩa đặc tính cơ của động cơ điện?
10. Định nghĩa độ cứng đặc tính cơ?
11. Điều kiện ổn định tĩnh là gì? Phân tích một điểm làm việc xác lập ổn định
tĩnh trên tọa độ [M, ω] và [Mc, ω].
12.Xaùc ñònh mômen caûn vaø mômen quaùn tính cuûa taûi troïng quy ñoåi veà truïc
ñoäng cô. Boä tuyeàn löïc goàm caëp baùnh raêng coù tyû soá truyeàn i = 7, troïng löôïng
cuûa vaät naâng G = 15 kN. Hieäu suaát caëp baùnh raêng r = 0,93, hieäu suaát cuûa
troáng tôøi t = 0,9, ñöôøng kính troáng tôøi Dt = 0,8 m.
Chương 1: Khái quát về hệ thống truyền động điện
Giáo Trình Truyền Động Điện Trang 23
13. Xaùc ñònh mômen caûn vaø mômen quaùn tính cuûa taûi troïng và dây cáp quy ñoåi
veà truïc ñoäng cô. Boä tuyeàn löïc goàm 2 caëp baùnh raêng coù tyû soá truyeàn i1 = 3,
i2 = 5, troïng löôïng cuûa vaät naâng G = 18 kN, troïng löôïng daây caùp Gc = 10% G.
Hieäu suaát 2 caëp baùnh raêng ɳ1= 0,93, ɳ2= 0.92 hieäu suaát cuûa troáng tôøi t = 0,95,
ñöôøng kính troáng tôøi Dt = 0,7 m.
Chương 2: Đặc tính cơ của động cơ điện
Giáo Trình Truyền Động Điện Trang 24
Chương 2: ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN
Thời lượng: 24 giờ
Mục tiêu:
- Trình bày được đặc tính cơ của động cơ điện một chiều, động cơ không
đồng bộ
- Mô tả được cách tính toán và vẽ các đường đặc tính cơ
- Ttrình bày các dạng đặc tính cơ trong các trạng thái hãm.
2.1. KHAÙI NIEÄM CHUNG
- Ñaëc tính cô cuûa maùy saûn xuaát (taûi) MC(): bieát tröôùc
- Ñaëc tính cô cuûa ñoäng cô ñieän M(): töï nhieân hoaëc nhaân taïo.
- Veõ 2 ñöôøng ñaëc tính cô M() vaø MC() leân cuøng moät heä toïa ñoä giuùp ta
xaùc ñònh ñöôïc traïng thaùi laøm vieäc cuûa heä:
o Traïng thaùi xaùc laäp: M = MC
o Traïng thaùi quaù ñoä: M MC
o Goùc phaàn tö laøm vieäc: ñoäng cô hay maùy phaùt
2.2. ÑAËC TÍNH CÔ CUÛA ÑOÄNG CÔ ÑIEÄN MOÄT CHIEÀU KÍCH TÖØ ÑOÄC
LAÄP (KÍCH TÖØ SONG SONG)
2.2.1. Sô ñoà noái daây
Chương 2: Đặc tính cơ của động cơ điện
Giáo Trình Truyền Động Điện Trang 25
2.2.2. Phöông trình ñaëc tính cô
- Phương trình cân bằng điện áp:
U
ö
= E + (R
ö
+ R
fö
).I
ö
Trong ñoù :
U
ö
: ñieän aùp ñaët vaøo phaàn öùng
R
ö
: ñieän trôû phaàn öùng bao goàm ñieän trôû cuoän daây phaàn öùng, ñieän
trôû cöïc töø phuï, ñieän trôû daây quaán buø (neáu coù), ñieän trôû tieáp xuùc cuûa choåi than
treân coå goùp
R
fö
: ñieän trôû phuï trong maïch phaàn öùng
I
ö
: doøng ñieän phaàn öùng
E : söùc ñieän ñoäng phaàn öùng
Söùc ñieän ñoäng phaàn öùng: E = K..
Hình 2.1: Ñoäng cô một chiều
kích töø ñoäc laäp
Hình 2.2: Ñoäng cô một chiều
kích töø song song
(2.1)
Chương 2: Đặc tính cơ của động cơ điện
Giáo Trình Truyền Động Điện Trang 26
K: hệ số tỷ lệ phụ thuộc cấu tạo của động cơ
: từ thông
suy ra: Phöông trình ñaëc tính cô ñieän
Mômen ñieän töø: M = K..I
ö
suy ra: Phöông trình ñaëc tính cô
- Khi = const = f(I
ö
) vaø = f(M) tuyeán tính
- Khi I
ö
=0; M=0 : toác ñoä khoâng taûi lyù töôûng
- Khi = 0: : doøng ngaén maïch
vaø : mômen ngaén maïch
Vaäy :
ö
ööö I
K
RR
K
U f
..
M
K
RR
K
U f
2
..
ööö
0
K
U
ö
nmI
RR
U
I
föö
ö
ö
nmnm MkIk
RR
U
M
..
föö
ö
02
....
M
K
RR
K
U
I
K
RR
K
U ff ööö
ö
ööö
Hình 2.3: Đặc tính cơ điện Hình 2.4: Đặc tính cơ
(2.2)
(2.3)
(2.4)
Chương 2: Đặc tính cơ của động cơ điện
Giáo Trình Truyền Động Điện Trang 27
Toác ñoä khoâng taûi lyù töôûng:
Đoä suït toác:
Ñoä cöùng ñaëc tính cô:
2.2.3. Ñaëc tính cơ töï nhieân
Đặc tính cơ tự nhiên sẽ tương ứng với trường hợp: R
fö
= 0; U
ö
= U
ñm
; =
ñm
Suy ra:
Töø caùc soá lieäu động cơ: P
ñm
, n
ñm
, U
ñm
, I
ñm
,
ñm
, R
ö
...
Ta coù theå veõ ñöôøng ñaëc tính cô töï nhieân qua 2 ñieåm:
o Ñieåm khoâng taûi [0;
0
]
o Ñieåm ñònh möùc [M
ñm
;
ñm
] hoaëc ñieåm ngaén maïch [M
nm
,0] hoaëc [I
nm
,0]
.
0
K
U
ö
M
K
RR
I
K
RR ff
2
..
öö
ö
öö
öö fRR
K
d
dM
2
.
ö
ñm
ñm
ö
ñm
ñm
ö
ñm
ö
ñm
ñm
R
K
M
K
R
K
U
I
K
R
K
U
TN
2
02
0
.
..
..
(2.5)
(2.6)
(2.7)
Chương 2: Đặc tính cơ của động cơ điện
Giáo Trình Truyền Động Điện Trang 28
Trong đó:
Neáu chöa bieát tröôùc R
ö
thì coù theå xaùc ñònh giaù trò gaàn ñuùng theo hieäu
suaát ñònh möùc:
2.2.4. Caùc ñaëc tính cơ nhaân taïo
Töø phöông trình:
ñm
ñmöñm
ñm
ñm
ñm
vôùi
IRU
K
K
U .
.
.
0
cô) (momen
ñm
ñm
ñm
P
M töø) ñieän (momen hoaëc
ñmñmñm
IKM
ö
ñm
R
U
Inm
ö
ñm
ñm
R
U
KMnm .
ñm
ñm
ñmö
I
U
R )1(5,0
M
K
RR
K
U f
2
..
ööö
Λ
Λ
Hình 2.5: Đặc tính cơ tự nhiên
(2.8)
Chương 2: Đặc tính cơ của động cơ điện
Giáo Trình Truyền Động Điện Trang 29
Khi thay ñoåi R
fö
, U
ö
, taïo ra caùc ñaëc tính nhaân taïo
a) Ñaëc tính nhaân taïo bieán trô û:
- Khi đó: U
ö
= U
ñm
; =
ñm
- Phöông trình:
- Toác ñoä khoâng taûi lyù töôûng:
- Ñoä suït toác ôû M
c
hay I
c
- Ñoä cöùng ñaëc tính cô:
M
K
RR
K
U f
2
..
ñm
öö
ñm
ñm
ö
ñm
öö
ñm
ñm I
K
RR
K
U f
..
const
K
U
TN
ñm
ñm
.
.00
ö
ñm
öö
c
ñm
öö
fc
ff
c RM
K
RR
I
K
RR
~
..
2
RfccTNc
f
cc M
K
R
M
K
R
.22
..
ñm
ö
ñm
ö
öö
ñm
fRR
K
2
.
Chương 2: Đặc tính cơ của động cơ điện
Giáo Trình Truyền Động Điện Trang 30
Nhö vaäy caøng taêng R
fö
thì ñaëc tính nhaân taïo caøng meàm vaø thaáp hôn ñaëc
tính töï nhieân vaø ñeàu ñi qua ñieåm khoâng taûi lyù töôûng [0,
0
]
b) Ñaëc tính nhaân taïo khi thay ñoåi ñieän aùp phaàn öùng U
ö
:
- Khi đó: R
fö
= 0, = const
- Toác ñoä khoâng taûi lyù töôûng:
ω0: tæ leä thuaän vôùi ñieän aùp vaø ñeàu nhoû hôn
0TN
- Ñoä suït toác ôû M
c
vaø I
c
- Ñoä cöùng ñaëc tính cô:
var
.
0
ñm
ö
K
U
constM
K
R
I
K
R
TNccc
.2
..
ñm
ö
c
ñm
ö
const
R
K
TN
ö
ñm
2
.
Hình 2.6: Họ đặc tính nhân tạo biến trở
Chương 2: Đặc tính cơ của động cơ điện
Giáo Trình Truyền Động Điện Trang 31
Nhận xét:
- Hoï caùc ñaëc tuyeán song song nhau
- Ñoä cöùng ñaëc tính cô khoâng ñoåi
- Khi giaûm ñieän aùp phaàn öùng: momen ngaén maïch giaûm vaø doøng ngaén
maïch giaûm. Do ñoù phöông phaùp naøy duøng ñeå ñieàu chænh toác ñoä ñoäng cô vaø
giaûm doøng khôûi ñoäng.
c) Ñaëc tính nhaân taïo khi thay ñoåi thoâng
- Khi đó: R
fö
=0; U
ö
= U
ñm
= const
- Töø phöông trình:
- Toác ñoä khoâng taûi lyù töôûng tæ leä nghòch vôùi töø thoâng:
ö
öñm I
K
R
K
U
..
M
K
R
K
U
2
..
öñm
var
.
0
K
U
ñm
Hình 2.7: Họ đặc tính nhân tạo khi thay đổi điện áp phần ứng
Chương 2: Đặc tính cơ của động cơ điện
Giáo Trình Truyền Động Điện Trang 32
- Ñoä cöùng ñaëc tính cô nhaân taïo tæ leä vôùi bình phöông töø thoâng:
- Doøng ngaén maïch:
- Mômen ngaén maïch:
Nhận xét: vì khoâng theå taêng doøng kích töø lôùn hôn giaù trò ñònh möùc, neân chæ coù
theå taïo ra caùc giaù trò töø thoâng <
ñm
. Do ñoù ñaëc tính nhaân taïo cô ñieän ñeàu
coù vò trí cao hôn ñaëc tính töï nhieân.
2.2.5. Caùc traïng thaùi haõm
Traïng thaùi ñoäng cô: mômen ñoäng cô sinh ra hoã trôï vieäc quay, hay
chieàu cuûa mômen ñoäng cô cuøng chieàu vôùi toác ñoä quay
- M(I
ö
) vaø cuøng chieàu => P
cô
= M. = M
c
. > 0
- Ñoäng cô laøm vieäc ôû caùc goùc 1/4 thöù I (>0; M vaø I>0) vaø goùc 1/4 thöù
III (<0; M vaø I <0)
var
.
2
ö
R
K
NT
const
R
U
Inm
ö
ñm
var.. nmnm IKM
Hình 2.8: Họ đặc tính cơ điện
khi thay đổi từ thông
Hình 2.9: Họ đặc tính cơ nhân tạo
khi thay đổi từ thông
Chương 2: Đặc tính cơ của động cơ điện
Giáo Trình Truyền Động Điện Trang 33
Traïng thaùi haõm (maùy phaùt): laø traïng thaùi maø mômen ñoäng cô sinh ra
choáng laïi söï quay, hay chieàu cuûa mômen ñoäng cô ngöôïc chieàu vôùi chieàu cuûa
toác ñoä quay.
- M(I
ö
) vaø ngöôïc chieàu => P
cô
= M. = M
c
. < 0
- Ñoäng cô laøm vieäc ôû caùc goùc 1/4 thöù II (>0; M vaø I<0) vaø goùc 1/4 thöù
IV(0)
a) Haõm taùi sinh
- Haõm taùi sinh xaûy ra khi toác ñoä ñoäng cô lôùn hôn toác ñoä khoâng taûi lyù
töôûng: >
0
, töông öùng söùc ñieän ñoäng cuûa ñoäng cô lôùn hôn ñieän aùp nguoàn:
E>U
ö
, ta coù:
doøng phaàn öùng ñoåi chieàu so vôùi traïng thaùi ñoäng cô, mômen ñoäng cô ñoåi chieàu
vaø ngöôïc chieàu vôùi , ñoäng cô bieán thaønh boä haõm.
0
ö
ö
ö
R
EU
I
Hình 2.10: Chế độ làm việc của động cơ điện
một chiều kích từ độc lập
(2.9)
Chương 2: Đặc tính cơ của động cơ điện
Giáo Trình Truyền Động Điện Trang 34
- ÔÛ traïng thaùi naøy, cô naêng treân truïc ñoäng cô ñöôïc bieán ñoåi thaønh ñieän
naêng ñeå traû veà nguoàn, ñoäng cô laøm vieäc nhö moät maùy phaùt ñieän song song
vôùi nguoàn U
ö
.
- Phöông trình ñaëc tính cô:
- Thöïc teá, haõm taùi sinh coù theå xaûy ra ôû caàn truïc, maùy naâng khi haïtaûi
troïng, hoaëc ôû caùc heä truyeàn ñoäng ñieàu chænh khi giaûm ñieän aùp nguoàn, nghóa laø
giaûm ñoät ngoät toác ñoä khoâng taûi lyù töôûng
0
trong khi toác ñoä chöa kòp giaûm.
b) Haõm ngöôïc
- Haõm ngöôïc xaûy ra khi ñoäng cô (döôùi taùc ñoäng cuûa theá naêng hoaëc ñoäng
naêng tích luyõ trong cô caáu coâng taùc) quay ngöôïc chieàu vôùi chieàu toác ñoä khoâng
taûi lyù töôûng.
- Coù 2 tröôøng hôïp xaûy ra haõm ngöôïc:
ö
öñm I
K
R
K
U
.
..
M
K
R
K
U
.
..
2
öñm
Hình 2.11: Hãm tái sinh động cơ điện một chiều
kích từ độc lập
(2.10)
Chương 2: Đặc tính cơ của động cơ điện
Giáo Trình Truyền Động Điện Trang 35
Theâm R
fö
ñuû lôùn vaøo maïch phaàn öùng ñoäng cô
Ñaûo ngöôïc cöïc tính ñieän aùp maïch phaàn öùng ñoäng cô (hay ñoåi chieàu
quay toác ñoä khoâng taûi lyù töôûng)
Hình 2.12: Hãm ngược động cơ điện một chiều
kích từ độc lập khi theâm R
fö
Chương 2: Đặc tính cơ của động cơ điện
Giáo Trình Truyền Động Điện Trang 36
Chuù yù: ÔÛ traïng thaùi haõm ngöôïc, ñieän aùp nguoàn cuøng chieàu vôùi sññ E, neân
doøng ñieän I
ö
coù theå raát lôùn. Ñeå haïn cheá I
ö
ngöôøi ta thöôøng noái theâm ñieän trôû
phuï R
h
khaù lôùn vaøo maïch phaàn öùng.
c) Haõm ñoäng naêng
- Haõm ñoäng naêng xaûy ra khi toác ñoäng khoâng taûi lyù töôûng
0
= 0
- Khi ñoäng cô ñang quay maø ta caét phaàn öùng ra khoûi nguoàn vaø ñoùng vaøo
moät ñieän trôû R
h
(chuù yù vaãn duy trì doøng ñieän kích töø ñeå taïo ra töø thoâng)
- Ñoäng naêng tích luyõ trong heä cô hoïc ñöôïc bieán thaønh ñieän naêng vaø tieâu
taùn treân ñieän trôû R
h
döôùi daïng nhieät.
Hình 2.13: Hãm ngược động cơ điện một chiều kích từ
độc lập khi đaûo ngöôïc cöïc tính ñieän aùp
Chương 2: Đặc tính cơ của động cơ điện
Giáo Trình Truyền Động Điện Trang 37
- Ñaëc tính cô:
- Ñoä cöùng ñaëc tính cô:
- Choïn R
h
sao cho doøng haõm ban ñaàu sao cho I
h
I
cp
= (22,5)I
ñm
Haõm ñoäng naêng thöôøng ñöôïc söû duïng ñeå laøm döøng maùy. Trong thieát bò
naâng caåu, noù cuõng ñöôïc duøng ñeå haï taûi troïng vôùi toác ñoä thaáp. Ñaëc bieät sô ñoà
haõm ñoäng naêng töï kích cho pheùp haõm döøng ngay caû khi maát ñieän, do ñoù noù
ñöôïc coi laø bieän phaùp haõm döøng an toaøn.
2.3. ÑAËC TÍNH CÔ CUÛA ÑOÄNG CÔ ÑIEÄN MOÄT CHIEÀU KÍCH TÖØ NOÁI
TIEÁP VAØ KÍCH TÖØ HOÃN HÔÏP
2.3.1. Phöông trình vaø daïng ñaëc tính cô
- Sô ñoà maïch ñieän töông ñöông
M
K
RR
I
K
RR hh .
.
.
.
2
ö
ö
ö
hRR
K
ö
2
.
Hình 2.14: Hãm động năng động cơ điện một chiều
kích từ độc lập
(2.11)
(2.12)
Chương 2: Đặc tính cơ của động cơ điện
Giáo Trình Truyền Động Điện Trang 38
- Caùc phöông trình:
U = E + (R
ö
+ R
f
).I
ö
E = K.. vaø M = K..I
ö
- Phöông trình ñaëc tính cô:
Neáu boû qua hieän töôïng baõo hoaø töø vaø phaûn öùng phaàn öùng thì:
= f(I
kt
) = f(I) = c.I
kt
= c.I (c: heä soá tæ leä)
- Suy ra phöông trình ñaëc tính cô ñieän:
vôùi A
1
, B laø caùc haèng soá:
Nhö vaäy ñaëc tính cô ñieän coù daïng hypebol vaø raát meàm. Noù coù 2 ñöôøng tieäm
caän:
I
K
RR
K
U f
..
ö
M
K
RR
K
U f
2
..
ö
B
I
A
I
IcK
RR
IcK
U f
1
....
ö
cK
U
A
.
1
cK
RR
B
f
.
ö
Hình 2.15: Sơ đồ nguyên lý động cơ một chiều kích từ nối tiếp
(2.13)
(2.14)
(2.15)
(2.17)
(2.16)
Chương 2: Đặc tính cơ của động cơ điện
Giáo Trình Truyền Động Điện Trang 39
o Khi I 0; : tieäm caän truïc tung
o Khi -B; I : tieäm caän truïc hoaønh
- Phöông trình ñaëc tính cô:
vôùi
2.3.2. Đaëc tính vaïn naêng cuûa ñoäng cô một chiều kích töø noái tieáp
- Thöïc teá quan heä = f(I) laø phi tuyeán neân vieäc vieát phöông trình vaø veõ
caùc ñaëc tính cô raát khoù khaên. Vì vaäy, caùc nhaø cheá taïo thöôøng cho tröôùc caùc
ñöôøng cong thöïc nghieäm
*
= f(I
*
) vaø M
*
=f(I
*
) khi khoâng coù ñieän trôû phuï goïi
laø ñaëc tính vaïn naêng cuûa ñoäng cô.
B
M
A
cK
RR
McK
U f
2
...
ö
soá haèng cKAA ..12
Hình 2.17: Đặc tính cơ động cơ điện
một chiều kích từ nối tiếp
Hình 2.16: Đặc tính cơ điện động cơ điện
một chiều kích từ nối tiếp
(2.18)
Chương 2: Đặc tính cơ của động cơ điện
Giáo Trình Truyền Động Điện Trang 40
Trong ñoù: I
*
=I / I
ñm
;
*
= /
ñm
; M
*
= M / M
ñm
- Vôùi ñoäng cô coù caùc giaù trò ñònh möùc cho tröôùc ta coù theå döïng ñöôïc ñaëc
tính cô töï nhieân töø ñöôøng ñaëc tính cô vaïn naêng.
- Thông thường ta chọn năm điểm trên đường đặc tính vạn năng để vẽ.
2.3.3. Caùc ñaëc tính nhaân taïo cuûa ñoäng cô một chiều kích töø noái tieáp
- Ñaëc tính nhaân taïo bieán trôû ñöôïc xaùc ñònh töø ñaëc tính töï nhieân (R
f
=0)
- Laáy moät giaù trò I
1
naøo ñoù, theo ñaëc tính cô töï nhieân ta ñöôïc
1
.
- Töø caùc phöông trình:
1
1
.
K
RIU
ö
Hình 2.18: Các đặc tính vạn năng của động cơ
một chiều kích từ nối tiếp
Chương 2: Đặc tính cơ của động cơ điện
Giáo Trình Truyền Động Điện Trang 41
- Suy ra:
- Laøm töông töï nhö vaäy vôùi caùc giaù trò I
2
, I
3
,..., ta coù
nt2
,
nt3
vaø cuoái
cuøng veõ ñöôïc ñaëc tính cô nhaân taïo öùng khi coù ñieän trôû phuï R
f
2.3.4. Caùc traïng thaùi haõm cuûa ñoäng cô một chiều kích töø noái tieáp
- Do
0
neân ñoäng cô moät chieàu kích töø noái tieáp khoâng coù haõm taùi
sinh.
1
1
1
.
K
RRIU f
nt
ö
ö
ö
RIU
RRIU f
nt
1
1
11
Hình 2.19: Từ đặc tính cơ tự nhiên vẽ đặc tính cơ nhân tạo
Chương 2: Đặc tính cơ của động cơ điện
Giáo Trình Truyền Động Điện Trang 42
a) Haõm ngöôïc
Xaûy ra khi toác ñoä quay cuûa ñoäng cô ngöôïc chieàu vôùi toác ñoä khoâng taûi lyù
töôûng (
0
= )
- Ñöa theâm ñieän trôû phuï R
f
ñuû lôùn vaøo maïch ñoäng cô khi taûi theá naêng
- Ñaûo cực tính ñieän aùp ñaët vaøo phaàn öùng ñoäng cô ñang quay
Hình 2.20: Hãm ngược động cơ điện một chiều kích từ
nối tiếp khi thêm điện trở phụ
Hình 2.21: Hãm ngược động cơ điện một chiều kích từ
nối tiếp khi đảo cực tính điện áp
Chương 2: Đặc tính cơ của động cơ điện
Giáo Trình Truyền Động Điện Trang 43
b) Haõm ñoäng naêng
Xaûy ra khi ta caét phaàn öùng cuûa ñoäng cô ñang quay ra khoûi nguoàn roài
ñoùng vaøo ñieän trôû R
h
, trong khi vaãn duy trì doøng kích töø theo chieàu cuõ.
1- Đặc tính cơ tự nhiên
2- Hãm có kích từ độc lập
3- Hãm tự kích
Khi haõm ñoäng naêng kích töø ñoäc laäp thì chuù yù noái theâm ñieän trôû phuï R
f
vaøo
maïch kích töø ñeå giöõ töø thoâng khoâng ñoåi
Nhaän xeùt veà ñoäng cô một chiều kích töø noái tieáp
- Veà caáu taïo, ñoäng cô kích töø noái tieáp coù cuoän kích töø chòu doøng lôùn, tieát
dieän lôùn Dễ cheá taïo vaø ít hö hoûng hôn ñoäng cô kích töø song song (ñoäc laäp)
- Coù khaû naêng quaù taûi lôùn veà momen. Khi coù cuøng heä soá quaù doøng k
I
thì
momen ñoäng cô kích töø noái tieáp lôùn hôn mômen cuûa ñoäng cô kích töø ñoäc laäp.
Hình 2.22: Hãm động năng động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp
Chương 2: Đặc tính cơ của động cơ điện
Giáo Trình Truyền Động Điện Trang 44
- Mômen chæ phuï thuoäc doøng ñieän, khoâng phuï thuoäc vaøo suït aùp treân
ñöôøng daây taûi ñieän. Trong khi ñoäng cô kích töø song song thì töø thoâng giaûm khi
ñieän aùp giaûm, do ñoù töø thoâng giaûm theo.
- Coù khaû naêng töï ñieàu tieát toác ñoä khi phuï taûi thay ñoåi ñeå giöõ cho coâng
suaát ñoäng cô gaàn nhö khoâng ñoåi nhôø ñaëc tính cô daïng hypebol.
- Ñoäng cô một chiều kích töø noái tieáp phuø hôïp cho truyeàn ñoäng caùc maùy
vaän chuyeån, naâng boác, caùc maùy thöôøng bò quaù taûi lôùn nhö caùn theùp ñaûo
chieàu,...
2.3.5. Ñaëc ñieåm, ñaëc tính cô vaø traïng thaùi haõm cuûa ñoäng cô một
chiều kích töø hoãn hôïp
Ta có:
=
s
+
n
(hoãn hôïp coäng)
s
= 0,750,85
ñm
vaø khoâng phuï thuoäc doøng phaàn öùng
n
phuï thuoäc doøng phaàn öùng. Khi M
c
=M
ñm
;I
ö
= I
ñm
n
= 0,250,15
ñm
Hình 2.23: Sơ đồ nguyên lý của động cơ điện một chiều
kích từ hỗn hợp
Chương 2: Đặc tính cơ của động cơ điện
Giáo Trình Truyền Động Điện Trang 45
Do coù 2 cuoän kích töø neân ñaëc tính cô cuûa loaïi ñoäng cô naøy vöøa coù daïng
phi tuyeán nhö ñoäng cô kích töø noái tieáp vöøa coù ñieåm khoâng taûi lyù töôûng [0,
0
]
nhö ñoäng cô kích töø ñoäc laäp.
Caùc traïng thaùi haõm: haõm taùi sinh, haõm ngöôïc, haõm ñoäng naêng töông töï
nhö ñoäng cô một chiều kích töø ñoäc laäp.
2.4. ÑAËC TÍNH CÔ CUÛA ÑOÄNG CÔ KHOÂNG ÑOÀNG BOÄ
Hình 2.24: Đặc tính cơ điện của động cơ
một chiều kích từ hỗn hợp
Hình 2.25: Đặc tính cơ của động cơ
một chiều kích từ hỗn hợp
Hình 2.26: Sơ đồ nối dây và ký hiệu bản vẽ
của động cơ không đồng bộ
Chương 2: Đặc tính cơ của động cơ điện
Giáo Trình Truyền Động Điện Trang 46
2.4.1. Ñaëc tính cô ñieän: = f(I
1
) hoaëc = f(I
2
)
- ÔÛ ñaëc tính cô ñieän ñoäng cô không đồng bộ, ñaïi löôïng toác ñoä ñöôïc
bieåu thò thoâng qua ñaïi löôïng "heä soá tröôït s"
Ta có:
Trong ñoù:
X
1
+ X'
2
= X
nm
R'
2
= R
2
.K
e
2
; X'
2
=X
2
.K
e
2
Coù theå tính gaàn ñuùng, heä soá bieán ñoåi söùc ñieän ñoäng:
0
0
0
2 f
vôùi
p
s
)(2
2
21
2
2
1
1
2 sfI
XX
s
R
R
U
I
fnm
e
E
E
K
.2
1
Hình 2.27: Sơ đồ thay thế một pha của động cơ không đồng bộ
Chương 2: Đặc tính cơ của động cơ điện
Giáo Trình Truyền Động Điện Trang 47
E
2nm.f
: söùc ñieän ñoäng pha rotor khi hôû maïch vaø rotor ñöùng yeân
Bieåu thò ñaëc tính cô theo I
1
= f()
Ta coù :
Vieát theo modul:
Nhö vaäy:
- Khi khoâng taûi lyù töôûng: s = 0 thì
- Khi ngaén maïch: s = 1 thì:
Ñoà thò ñaëc tính cô ñieän:
III
21
2
2
2
1
2211
11
nmX
s
R
R
XR
UI
2211
1
XR
UI
III nmnm
21
fnm
e
E
U
K
.2
195,0
Hình 2.28: Đặc tính cơ điện vẽ theo
dòng rôto của động cơ không đồng bộ
Hình 2.29: Đặc tính cơ điện vẽ theo
dòng stato của động cơ không đồng bộ
(2.19)
Chương 2: Đặc tính cơ của động cơ điện
Giáo Trình Truyền Động Điện Trang 48
Phương trình dòng điện:
2.4.2. Ñaëc tính cô
- Theo ñoà thò töông ñöông 1 pha, ta coù:
thay :
ta ñöôïc :
ñaây laø phöông trình "ñaëc tính cô"
Ñoà thò ñaëc tính cô cuûa ñoäng cô khoâng ñoàng boä
221
2
2
1
1
2
XX
s
R
R
U
I
2
2
2
1
2211
11
nmX
s
R
R
XR
UI
221
2
2
1
1
2
XX
s
R
R
U
I
2
2
2
10
2
2
1 /3
nmX
s
R
R
sRU
M
(2.20)
(2.21)
(2.22)
Chương 2: Đặc tính cơ của động cơ điện
Giáo Trình Truyền Động Điện Trang 49
Ñoä tröôït tôùi haïn:
Mômen tôùi haïn:
Bieåu dieãn M theo M
th
vaø s
th
:
- Khi coi R
1
0, ta coù:
goïi laø phöông trình Klauss
2
2 2
1
th
nm
R
s
R X
22110
2
1
2
3
nm
th
XRR
U
M
21 /
.
).1(2
RRa
sa
s
s
s
s
saM
M
th
th
th
thth
: ñoù trong
s
s
s
s
M
M
th
th
th
2
Hình 2.30: Đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ
(2.23)
(2.24)
(2.26)
(2.25)
Chương 2: Đặc tính cơ của động cơ điện
Giáo Trình Truyền Động Điện Trang 50
- Khi chæ tính toaùn trong vuøng laøm vieäc vôùi phuï taûi M
c
M
ñm
, coi s<<s
th
, boû
qua thaønh phaàn s/s
th
. Suy ra: nhö vaäy ta ñaõ tuyeán tính hoaù trong
vuøng coù s nhoû
Töø ñöôøng ñaëc tính cô, ta thaáy:
o Ñoaïn thöù nhaát, töø
0
ñeán ñieåm tôùi haïn (s=s
th
), goïi laø "ñoaïn coâng taùc",
coù <0. Ñoäng cô chæ laøm vieäc xaùc laäp treân ñoaïn naøy.
o Ñoaïn thöù hai, töø ñieåm tôùi haïn ñeán ñieåm ngaén maïch (s=1), coù >0, chæ
toàn taïi trong giai ñoaïn khôûi ñoäng hoaëc quaù ñoä
2.4.3. Döïng ñaëc tính cơ töï nhieân
- Töø soá lieäu ñoäng cô nhö P
ñm
, n
ñm
, heä soá momen cöïc ñaïi (momen tôùi haïn)
= M
th
/M
ñm
,... ta coù:
- Töø phöông trình Klauss, ta coù theå xaùc ñònh ñöôïc ñoä tröôït tôùi haïn gaàn
ñuùng baèng :
- Nhö vaäy ñaõ xaùc ñònh ñöôïc 3 ñieåm treân "ñoaïn coâng taùc" cuûa ñaëc tính cô
töï nhieân, ñoù laø :
o Khoâng taûi (0,
0
)
o Ñònh möùc (M
ñm
,
ñm
)
o Tôùi haïn (M
th
, s
th
)
- Thay s
th
vaø M
th
vaøo phöông trình Klauss, ta thu ñöôïc phöông trình ñaëc
tính cô.
s
s
M
M
th
th .
2
ñm
ñm
ñm
ñm
ñm
ñm
ñmñm
ñm
9,55
MM
P
Ms
nn
th .;;;
60
.2
0
0
12
ñm
ssth (2.27)
Chương 2: Đặc tính cơ của động cơ điện
Giáo Trình Truyền Động Điện Trang 51
- Neáu tuyeán tính hoaù ñoaïn ñaëc tính coâng taùc qua ñieåm khoâng taûi lyù töôûng
vaø ñieåm ñònh möùc thì coù theå bieåu thò ñaëc tính cô töï nhieân baèng phöông trình :
- Nhö vaäy, gaàn ñuùng ta coù ñoä cöùng ñaëc tính cô trong ñoaïn coâng taùc :
vaø
2.4.4. Caùc ñaëc tính cơ nhaân taïo
Phương trình:
M = f(s) khi thay ñoåi U
1
, f, p, R
2
, R
1
, X
1
vaø X
2
taïo ra caùc ñaëc tính nhaân
taïo.
Do f
2
= sf
1
nhoû neân thay ñoåi X
2
ít hieäu quaû khoâng duøng
a) Hoï ñaëc tính thay ñoåi R
2
(hoï ñaëc tính bieán trôû)
- Khi thay ñoåi R
f
maïch rôto thì:
vaø
0
= const
s
s
M
M
s
s
M
M
.
ñm
ñm
ñmñm
hoaëc
ñm
ñm
s
M
ds
dM
d
dM
.
1
00
ñm
ñm
sd
MdM 1
/
/
0
*
2
2
2
1
2
2
1
2
2
2
10
2
2
1
.2
/3/3
nmnm X
s
R
R
p
f
sRU
X
s
R
R
sRU
M
fftnthth RR
R
RR
ss
2
2
2
. . vôùi leä tæ
constXRR
U
M
nm
th
22
110
2
1
2
3
(2.28)
Chương 2: Đặc tính cơ của động cơ điện
Giáo Trình Truyền Động Điện Trang 52
Thöïc teá, ngöôøi ta öùng duïng hoï ñaët tính naøy ñeå khôûi ñoäng vaø ñieàu chænh toác ñoä
ñoäng cô không đồng bộ rôto daây quaán.
b) Hoï ñaëc tính thay ñoåi ñieän aùp stato
- Khi thay ñoåi U
1
,
0
= const; s
th
=const coøn M
th
giaûm bình phöông laàn so
vôùi ñieän aùp M
th
U
2
2
1
1
.
ñm
U
U
MM tnthth
Hình 2.31: Sơ đồ nối dây và họ đặc tính cơ nhân tạo khi thay đổi
điện trở mạch rôto của động cơ không đồng bộ
Hình 2.32: Họ đặc tính cơ nhân tạo khi thay đổi điện áp stato
của động cơ không đồng bộ
(2.29)
Chương 2: Đặc tính cơ của động cơ điện
Giáo Trình Truyền Động Điện Trang 53
- Ngöôøi ta öùng duïng hoï ñaëc tính chuû yeáu ñeå khôûi ñoäng vaø moät soá tröôøng
hôïp ñeå ñieàu chænh toác ñoä.
c) Hoï ñaëc tính thay ñoåi ñieän trôû vaø ñieän khaùng stato
0
= const; s
th
vaø M
th
ñeàu giaûm
Thöïc teá thöôøng gaëp caùc hoï ñaëc tính naøy khi khôûi ñoäng caùc ñoäng cô rotor loàng
soùc.
d) Hoï ñaëc tính thay ñoåi soá ñoâi cöïc:
0
= 2f/p; p=1,2,3...
Hình 2.33: Sơ đồ nối dây và họ đặc tính cơ nhân tạo khi thay đổi
điện trở hoặc điện kháng mạch stato của động cơ không đồng bộ
Hình 2.34: Đặc tính cơ nhân tạo khi thay đổi số đôi cực từ (p2=2p1) với
nguyên tắc giữ Mth=const của động cơ không đồng bộ
Chương 2: Đặc tính cơ của động cơ điện
Giáo Trình Truyền Động Điện Trang 54
Ngöôøi ta öùng duïng ñaëc tính naøy ñeå ñieàu khieån toác ñoä ñoäng cô.
e) Hoï ñaëc tính thay ñoåi taàn soá
- Khi giaûm f, Z
1
X
1
=2.f.L
1
giaûm, E
1
= K.f giaûm. Suy ra :
- Vì vaäy, khi thay ñoåi f baét buoäc phaûi thay ñoåi ñieän aùp U
1
:
o Khi f<f
ñm
: thay ñoåi theo qui luaät U/f = const ñeå M
th
= const
o Khi f>f
ñm
: thay ñoåi theo qui luaät U
2
/f = const ñeå coâng suaát khoâng
ñoåi.
Hoï ñaëc tính cô khi thay ñoåi taàn soá ñöôïc öùng duïng nhieàu trong caùc heä truyeàn
ñoäng töï ñoäng hieän ñaïi duøng ñoäng cô không đồng bộ.
taêng
1
11
1
Z
EU
I
Hình 2.35: Họ đặc tính cơ nhân tạo khi thay đổi tần số
của động cơ không đồng bộ
Chương 2: Đặc tính cơ của động cơ điện
Giáo Trình Truyền Động Điện Trang 55
2.4.5. Caùc traïng thaùi haõm
a) Haõm taùi sinh
- Haõm taùi sinh xaûy ra khi toác ñoä ñoäng cô lôùn hôn toác ñoä khoâng taûi lyù
töôûng: >
0
. Coù theå gaëp trong 2 tröôøng hôïp:
o Haï taûi ôû caùc maùy naâng haï: caåu thaùp, caàn truïc
o Giaûm taàn soá doøng stator moät caùch ñoät ngoät.
b) Haõm ngöôïc
- Theâm ñieän trôû phuï ñuû lôùn vaøo maïch rôto R
2f
(chæ duøng cho rôto daây
quaán)
Hình 2.36: Hãm tái sinh khi hạ tải
ở máy nâng hạ
Hình 2.37: Hãm tái sinh khi điều chỉnh
giảm tần số dòng điện stato
Chương 2: Đặc tính cơ của động cơ điện
Giáo Trình Truyền Động Điện Trang 56
- Ñoåi thöù töï pha ñieän aùp stato
Phöông phaùp haõm ngöôïc ñöôïc duøng cho caû rôto loàng soùc vaø daây quaán.
Tuy nhieân, ñoái vôùi rôto daây quaán thì ngöôøi ta thöôøng theâm ñieän trôû vaøo maïch
rôto vöøa laøm haïn cheá doøng ñieän, vöøa taêng mômen haõm.
Hình 2.38: Hãm ngược khi hạ tải bằng cách thêm
điện trở phụ vào mạch rôto
Chương 2: Đặc tính cơ của động cơ điện
Giáo Trình Truyền Động Điện Trang 57
c) Haõm ñoäng naêng
- Haõm ñoäng naêng xaûy ra khi rôto ñang quay, ta caét cuoän stato ra khoûi
nguoàn xoay chieàu roài noái vaøo nguoàn ñieän moät chieàu.
Đường 1 và 2: có cùng điện trở Rf nhưng khác về dòng Imc
Đường 2 và 3: có cùng dòng Imc nhưng khác điện trở Rf
Hình 2.39: Hãm ngược bằng cách đảo thứ tự pha điện áp stato
Hình 2.40: Hãm động năng động cơ không đồng bộ
Chương 2: Đặc tính cơ của động cơ điện
Giáo Trình Truyền Động Điện Trang 58
CÂU HỎI ÔN TẬP
1. Có thể biểu diễn phương trình đặc tính cơ của động cơ một chiều kích từ độc
lập bằng mấy dạng? Hãy viết các dạng phương trình đó? Giải thích các đại
lượng trong phương trình và cách xác định các đại lượng đó?
2. Nêu cách vẽ dạng đặc tính cơ và đặc tính cơ nhân tạo động cơ một chiều kích
từ độc lập?
3. Động cơ một chiều kích từ độc lập có mấy phương pháp hãm? Điều kiện để
xảy ra các trạng thái hãm đó? Sơ đồ nối dây động cơ khi thực hiện các trạng
thái hãm? Ứng dụng thực tế của các trạng thái hãm đó? Giải thích quan hệ về
chiều tác dụng của các đại lượng điện và chiều truyền năng lượng trong hệ ở
các trạng thái hãm?
4. Nêu cách vẽ dạng đặc tính cơ điện và đặc tính cơ nhân tạo động cơ một chiều
kích từ nối tiếp?
5. Động cơ một chiều kích từ độc lập có mấy phương pháp hãm? Điều kiện để
xảy ra các trạng thái hãm đó? Sơ đồ nối dây động cơ khi thực hiện các trạng
thái hãm? Ứng dụng thực tế của các trạng thái hãm đó? Giải thích quan hệ về
chiều tác dụng của các đại lượng điện và chiều truyền năng lượng trong hệ ở
các trạng thái hãm?
6. Nêu cách vẽ dạng đặc tính cơ điện và đặc tính cơ nhân tạo động cơ không
đồng bộ?
7. Thông số nào ảnh hưởng đến đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ? Dạng
các họ đặc tính cơ nhân tạo và ứng dụng thực tế?
8. Động cơ không đồng bộ có mấy phương pháp hãm? Điều kiện để xảy ra các
trạng thái hãm đó? Sơ đồ nối dây động cơ khi thực hiện các trạng thái hãm?
ứng dụng thực tế của các trạng thái hãm đó? Giải thích quan hệ về chiều tác
Chương 2: Đặc tính cơ của động cơ điện
Giáo Trình Truyền Động Điện Trang 59
dụng của các đại lượng điện và chiều truyền năng lượng trong hệ ở các trạng
thái hãm?
9. Cho ñoäng cô ñieän moät chieàu kích töø ñoäc laäp coù: Pđm = 15 KW, Uđm = 220V,
Iđm = 65A, nđm =1450 voøng/phuùt, Rư = 0,22
a. Veõ ñöôøng ñaëc tính cô töï nhieân?
b. Veõ ñöôøng ñaëc tính cô nhaân taïo khi theâm Rfư = 2 ?
c. Veõ ñöôøng ñaëc tính cô nhaân taïo khi U = 200 V?
10. Cho ñoäng cô ñieän moät chieàu kích töø noái tieáp coù: Pđm=11 KW, Uđm =220V,
Iđm=45A, nđm =1250 voøng/phuùt, Rö= 0,2 , vaø ñöôøng ñaëc tính vaïn naêng.
a. Veõ ñöôøng ñaëc tính cô töï nhieân?
b. Veõ ñöôøng ñaëc tính cô nhaân taïo khi theâm Rfư = 3 ?
11. Cho động cơ không đồng bộ 3 pha rô to dây quấn với số liệu như sau:
Pđm = 850 kW, n0 = 1500 vòng/phút, nđm = 1250 vòng/phút, R2 = 0,02 ,
λ = 2,15.
a. Vẽ đặc tính cơ tự nhiên?
b. Vẽ đặc tính cơ nhân tạo khi thêm điện trở phụ Rf = 0,175 vào mạch dây
quấn rôto?
Chương 3: Điều chỉnh tốc độ trong hệ thống truyền động điện
Giáo Trình Truyền Động Điện Trang 60
Chương 3: ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ TRONG
HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN
Thời lượng: 9 giờ
Mục tiêu:
Trình bày được các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều.
Trình bày được các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng
bộ.
So sánh các phương pháp điều chỉnh tốc độ.
3.1. KHAÙI NIEÄM CHUNG
3.1.1. Caùc ñònh nghóa
a) Thoâng soá ñaàu ra: hay coøn goïi laø thoâng soá ñöôïc ñieàu chænh laø
momen (M) vaø toác ñoä () cuûa ñoäng cô.
Do M, laø 2 truïc cuûa maët phaúng traïng thaùi [M,], neân vieäc ñieàu chænh
chuùng thöôøng ñöôïc goïi laø "ñieàu chænh toaï ñoä".
b) Thoâng soá ñaàu vaøo: hay coøn goïi laø thoâng soá ñieàu chænh.
- Ñ/v ñoäng cô DC: Rư (hoaëc Rfư), (ukt, ikt) vaø Uư.
- Ñ/v ñoäng cô KÑB : R2 (hoaëc Rf2), R1, x1, U1 vaø f
- Ñ/v ñoäng cô ñoàng boä: f
c) Phaàn töû ñieàu khieån: laø caùc thieát bò hoaëc duïng cuï laøm thay ñoåi
caùc thoâng soá ñaàu vaøo.
Chương 3: Điều chỉnh tốc độ trong hệ thống truyền động điện
Giáo Trình Truyền Động Điện Trang 61
3.1.2. Muïc ñích ñieàu chænh caùc thoâng soá ñaàu ra ñoäng cô
Tùy theo yêu cầu công nghệ:
- Đặt giá trị làm việc và duy trì mức đặt ω đó. Ví dụ duy trì tốc độ làm việc
khi phụ tải thay đổi ngẫu nhiên.
- Thay đổi thông số theo quy luật yêu cầu.
Ví dụ: thay đổi tốc độ theo quy luật hình bên.
- Hạn chế thông số ở một mức độ cho phép. Ví dụ hạn chế dòng điện khi
khởi động.
- Tạo ra một quy luật chuyển động cho cơ cấu công tác (trục động cơ) theo
quy luật cho trước ở đầu vào với một độ chính xác nào đó.
3.1.3. Điều chỉnh không tự động và điều chỉnh tự động
a) Điều chỉnh không tự động: tọa độ động cơ là việc thay đổi
thông số đầu ra bằng cách tác động lên thông số đầu vào một cách rời rạc.
- Mỗi lần tác động ta có một giá trị không đổi của thông số đầu vào và
tương ứng ta được một đường đặc tính cơ (nhân tạo).
- Khi động cơ làm việc, các nhiễu sẽ tác động vào hệ, nhưng thông số đầu
vào vẫn giữ không đổi nên điểm làm việc của động cơ chỉ di chuyển trên một
đường đặc tính cơ hệ “điều chỉnh vòng hở”.
b) Điều chỉnh tự động: tọa độ động cơ được thực hiện nhờ sự thay
đổi liên tục của thông số đầu vào theo mức độ sai lệch của thông số đầu ra so với
giá trị định trước, nhằm khắc phục sai lệch đó.
Hình 3.1: Quy luật thay đổi tốc độ theo thời gian
Chương 3: Điều chỉnh tốc độ trong hệ thống truyền động điện
Giáo Trình Truyền Động Điện Trang 62
- Khi có tác động của nhiễu làm ảnh hưởng đến thông số đầu ra, thì thông
số đầu vào sẽ thay đổi và động cơ sẽ có một đặc tính cơ khác, điểm làm việc của
động cơ sẽ dịch chuyển từ đường đặc tính cơ này sang đường đặc tính cơ khác
và vạch ra một đường đặc tính cơ của hệ điều chỉnh tự động.
- Như vậy : “Đặc tính cơ của hệ điều chỉnh tự động là quỹ tích của điểm
làm việc của động cơ trên vô số các đường đặc tính cơ của hệ điều chỉnh vòng
hở”.
- Việc thay đổi tự động thông số đầu vào được thực hiện nhờ mạch phản
hồi. Vì vậy hệ này còn được gọi là hệ “điều chỉnh vòng kín”.
- Hệ điều chỉnh tự động tuy phức tạp nhưng đảm bảo tiêu chuẩn chất lượng
cao.
3.1.4. Nhiễu các thông số đầu ra
- Có rất nhiều nhiễu tác động lên các thông số đầu ra như điện áp nguồn,
tần số lưới điện, nhiệt độ môi trường,...Tuy nhiên ta đặc biết quan tâm đến các
nhiễu chủ yếu:
o Khi điều chỉnh tốc độ, thông số được điều chỉnh là ω, nhiễu chủ yếu là
mômen cản (tải) M
c
hoặc dòng điện tải I
c
.
o Khi điều chỉnh momen hoặc dòng điện, thông số được điều chỉnh là M
hoặc I, thì nhiễu chủ yếu là tốc độ ω.
- Sự ảnh hưởng qua lại giữa M và được thể hiện bằng đường đặc tính cơ
và phương trình của nó.
3.2. CAÙC PHÖÔNG PHAÙP ÑIEÀU KHIEÅN ÑOÄNG CÔ ÑIEÄN MOÄT CHIEÀU
- Điều khiển động cơ điện chính là điều chỉnh các tọa độ của nó [M,].
- Thực chất của việc điều chỉnh tọa độ lại chính là làm biến dạng các đặc
tính cơ, nghĩa là tạo ra các đặc tính cơ nhân tạo. Vì vậy các phương pháp điều
khiển động cơ cũng chính là các phương pháp tạo ra đặc tính nhân tạo.
Chương 3: Điều chỉnh tốc độ trong hệ thống truyền động điện
Giáo Trình Truyền Động Điện Trang 63
3.2.1. Điều khiển bằng điện trở phụ trong mạch phần ứng
- Phương trình đặc tính cơ điện:
- Phương trình đặc tính cơ:
trong đó:
Rưt= Rư + Rfư: điện trở tổng của mạch phần ứng
: độ cứng đặc tính cơ nhân tạo biến trở
- Khi thay đổi Rfư ta có thể thay đổi được cả tốc độ, dòng điện và mômen
khởi động động cơ. Tuy nhiên, phương pháp này có nhiều nhược điểm do phần
tử điều khiển Rfư đặt trong mạch lực và độ cứng đặc tính cơ thấp.
Ví dụ : dùng 3 cấp điện trở khởi động như hình vẽ
ö
ñm
öt
ö
ñm
öt
ñm
ñm I
K
R
I
K
R
K
U
...
0
MM
K
R
K
U
r
1
..
02
ñm
öt
ñm
ñm
öö f
đm
r
RR
K
2
.
Hình 3.2: Điều khiển động cơ một chiều kích từ song song bằng
phương pháp dùng điện trở phụ mạch phần ứng
(3.1)
(3.2)
Chương 3: Điều chỉnh tốc độ trong hệ thống truyền động điện
Giáo Trình Truyền Động Điện Trang 64
Bắt đầu khởi động: Rưt3 = Rư + Rf1 + Rf2 + Rf3 đảm bảo dòng khởi động ban
đầu:
3.2.2. Điều khiển bằng điện áp đặt vào phần ứng
- Khi Ф = Фđm, Rf = 0: ta điều chỉnh Uư có thể điều chỉnh được tốc độ,
mômen và dòng điện. Có nghĩa là ta có thể ứng dụng để khởi động và điều chỉnh
tốc độ động cơ hiệu quả.
o BĐ: là bộ biến đổi hoạc bộ chỉnh lưu
o Eb: sức điện động tương đương từ đầu ra của bộ biến đổi
o Rb: điện trở trong bộ biến đổi
1 (2 2,5)
ñm
kñ ñm
öt3
U
I I I
R
Hình 3.3: Khởi động bằng điện trở để giảm dòng điện khởi động
Hình 3.4: Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế hệ điều khiển động cơ
một chiều bằng điện áp phần ứng
Chương 3: Điều chỉnh tốc độ trong hệ thống truyền động điện
Giáo Trình Truyền Động Điện Trang 65
3.2.3. Điều khiển bằng từ thoâng kích thích
- Khi thay đổi từ thông thì tốc độ động cơ sẽ thay đổi theo tỉ lệ nghịch,
dòng điện mơ máy không đổi. Vì vậy phương pháp điều khiển này chỉ ứng dụng
để điều chỉnh tốc độ.
Hình 3.5: Các đặc tính cơ điều chỉnh khi điều khiển động cơ
một chiều bằng điện áp phần ứng
Hình 3.6: Sơ đồ nguyên lý điều chỉnh từ thông động cơ một chiều
kích từ song song và kích từ độc lập
Chương 3: Điều chỉnh tốc độ trong hệ thống truyền động điện
Giáo Trình Truyền Động Điện Trang 66
- Phương trình đặc tính cơ:
Trong đó :
0 = Uđm/K : tỉ lệ nghịch với từ thông
Ф = (K)
2
/Rư : tỉ lệ với bình phương từ thông, càng giảm, Ф
càng giảm và độ sụt tốc càng lớn.
- Khi giảm , tốc độ tăng nhưng Inm = const, nên chỉ ứng dụng thay đổi tốc
độ.
- Thực tế phương pháp này chỉ tồn tại trong khoảng 0<M<2Mđm.
- Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách giảm từ thông phù hợp với các
máy sản xuất có đặc tính cơ loại máy tiện (Mc 1/) vì momen tải cho phép của
động cơ cũng phụ thuộc tốc độ theo qui luật đó.
M
M
K
R
K
Uđm
02
ö
Hình 3.7: Các đặc tính cơ điều chỉnh bằng từ thông của động cơ một chiều
(3.3)
Chương 3: Điều chỉnh tốc độ trong hệ thống truyền động điện
Giáo Trình Truyền Động Điện Trang 67
3.3. CAÙC PHÖÔNG PHAÙP ÑIEÀU KHIEÅN ÑOÄNG CÔ KHOÂNG ÑOÀNG BOÄ
- Coù theå ñieàu khieån ñoäng cô khoâng ñoàng boä baèng caùch taùc ñoäng vaøo moät
trong caùc thoâng soá:
o Ñieän trôû maïch rotor R2
o Ñieän aùp stator U1
o Ñieän trôû vaø ñieän khaùng stator R1 hoaëc X1
o Taàn soá doøng ñieän stator f
- Ngoaøi ra, ngöôøi ta coøn söû duïng sô ñoà ñaëc bieät – sô ñoà taàng ñeå ñieàu
khieån ñoäng cô thoâng qua vieäc ñieàu chænh coâng suaát tröôït trong maïch rôto.
3.3.1. Ñieàu khieån baèng ñieän trôû phuï trong maïch rôto
- Phương pháp điều khiển động cơ không đồng bộ rôto dây quấn bằng điện
trở phụ mạch rôto hoàn toàn tương đồng với phương pháp điều khiển động cơ
một chiều kích từ độc lập bằng điện trở phụ mạch phần ứng về dạng sơ đồ nối
dây và họ đặc tính.
- Sô ñoà nguyeân lyù
Hình 3.8: Sơ đồ nguyên lý đieàu khieån
baèng ñieän trôû phuï trong maïch rôto
Hình 3.9: Họ đặc tính cơ đieàu khieån
baèng ñieän trôû phuï trong maïch rôto
Chương 3: Điều chỉnh tốc độ trong hệ thống truyền động điện
Giáo Trình Truyền Động Điện Trang 68
*) Khôûi ñoäng baèng ñieän trôû phuï trong maïch rôto:
- Choïn: M1 0,85Mth
M2 (11,3)Mc
- Ta coù :
3.3.2. Ñieàu khieån baèng ñieän aùp stato
- Sơ đồ nguyên lý:
22
21
R
oe
ca
R
R
oe
ec
R
f
f
Hình 3.10: Khôûi ñoäng baèng ñieän trôû phuï trong maïch rôto
Chương 3: Điều chỉnh tốc độ trong hệ thống truyền động điện
Giáo Trình Truyền Động Điện Trang 69
- Khi thay ñoåi U1
:
o Doøng ngaén maïch: Inm U1
o Momen ngaén maïch: Mnm U1
2
o Momen tôùi haïn: Mth U1
2
o Ñoä tröôïc tôùi haïn: sth = const
Ñoái vôùi ñộng cô rôto loàng soùc, do s nhoû neân phaïm vi ñieàu chænh nhoû,
vì vaäy phöông phaùp naøy chæ duøng ñeå haïn cheá doøng ñieän vaø mômen khôûi
ñoäng.
Hình 3.11: Sơ đồ nguyên lý đieàu khieån baèng điện áp stato
Chương 3: Điều chỉnh tốc độ trong hệ thống truyền động điện
Giáo Trình Truyền Động Điện Trang 70
Ñoái vôùi ñộng cô rôto daây quaán, ngöôøi ta thöôøng theâm R0 ñeå laøm taêng
s. Nhôø ñoù môû roäng ñöôïc vuøng ñieàu chænh mômen vaø toác ñoä. Do ñoù phöông
phaùp naøy duøng coù theå duøng ñeå ñieàu khieån toác ñoä vaø khôûi ñoäng ñoäng cô.
3.3.3. Haïn cheá dòng điện mở máy
- Thông số Rf1 vaø Xf1 ít ñöôïc söû duïng ñeå ñieàu chænh toác ñoä, maø chuû yeáu
ñeå haïn cheá doøng ñieän vaø mômen luùc khôûi ñoäng.
Hình 3.12: Họ đặc tính cơ rôto lồng sóc khi điều khiển điệp áp stato
Hình 3.13: Họ đặc tính cơ rôto dây quấn khi điều khiển điệp áp stato
Chương 3: Điều chỉnh tốc độ trong hệ thống truyền động điện
Giáo Trình Truyền Động Điện Trang 71
3.3.4. Ñieàu khieån ñoäng cô không đồng bộ baèng taàn soá
- Sơ đồ:
Hình 3.14: Các sơ đồ nối điện trở, điện kháng phụ để khởi động
Hình 3.15: Sơ đồ khái quát hệ biến tần điều khiển động cơ
Chương 3: Điều chỉnh tốc độ trong hệ thống truyền động điện
Giáo Trình Truyền Động Điện Trang 72
- Chuû yeáu duøng loaïi “Bieán taàn coù khaâu trung gian moät chieàu”, bao goàm
3 khaâu chính : Khaâu chænh löu (coù ñieàu khieån hoaëc khoâng ñieàu khieån), khaâu
loïc (dung tính hoaëc caûm tính) vaø khaâu nghòch löu (ñieän aùp hoaëc doøng ñieän)
Hình 3.16: Sơ đồ khối của bộ biến tần có khâu trung gian một chiều
Chương 3: Điều chỉnh tốc độ trong hệ thống truyền động điện
Giáo Trình Truyền Động Điện Trang 73
CÂU HỎI ÔN TẬP
1. Những phương pháp điều khiển nào của động cơ điện một chiều dùng để
điều chỉnh tốc độ? Phương pháp nào dùng để điều chỉnh mômen và dòng
điện?
2. Trình bày phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều bằng cách
thay đổi điện áp?
3. So sánh các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều? Nêu
ứng dụng của từng phương pháp?
4. Những phương pháp điều khiển nào của động cơ không đồng bộ dùng để
điều chỉnh tốc độ? Phương pháp nào dùng để điều chỉnh mômen và dòng
điện?
5. Trình bày phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều bằng cách
thay đổi từ thông?
6. So sánh các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ? Nêu
ứng dụng của từng phương pháp?
PHỤ LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH
Trang
Hình 1.1: Truyền động của máy bơm nước ........................................................... 2
Hình 1.2: Truyền động mâm cặp máy tiện ............................................................. 3
Hình 1.3: Truyền động của cần trục ....................................................................... 4
Hình 1.4: Cấu trúc của hệ truyền động điện .......................................................... 5
Hình 1.5: Sơ đồ tính toán phần cơ.......................................................................... 8
Hình 1.6: Đồ thị mômen cản thế năng ................................................................. 11
Hình 1.7: Đồ thị mômen cản phản kháng ............................................................ 12
Hình 1.8: Đặc tính cơ của máy sản xuất .............................................................. 13
Hình 1.9: Đồ thị phụ tải ........................................................................................ 14
Hình 1.10: Đặc tính cơ của các động cơ điện ...................................................... 15
Hình 1.11: Các dạng độ cứng đặc tính cơ ............................................................ 16
Hình 1.12: Điểm làm việc ở trạng thái xác lập .................................................... 17
Hình 1.13: Sơ đồ chế độ động cơ ......................................................................... 17
Hình 1.14: Sơ đồ chế độ hãm tái sinh .................................................................. 18
Hình 1.15: Sơ đồ chế độ hãm động năng ............................................................. 18
Hình 1.16: Sơ đồ chế độ hãm ngược .................................................................... 19
Hình 1.17: Biểu diễn các trạng thái làm việc trên mặt phẳng [M,ω] ................... 19
Hình 1.18: Mô tả chế độ ổn định và không ổn định tĩnh ..................................... 20
Hình 1.19: Điểm làm việc động cơ không đồng bộ tương ứng với các loại tải ... 21
Hình 2.1: Động cơ một chiều kích từ độc lập ...................................................... 25
Hình 2.2: Động cơ một chiều kích từ song song .................................................. 25
Hình 2.3: Đặc tính cơ điện ................................................................................... 26
Hình 2.4: Đặc tính cơ ........................................................................................... 26
Hình 2.5: Đặc tính cơ tự nhiên ............................................................................. 28
Hình 2.6: Họ đặc tính nhân tạo biến trở ............................................................... 30
Hình 2.7: Họ đặc tính nhân tạo khi thay đổi điện áp phần ứng ........................... 31
Hình 2.8: Họ đặc tính cơ điện khi thay đổi từ thông............................................ 32
Hình 2.9: Họ đặc tính cơ nhân tạo khi thay đổi từ thông ..................................... 32
Hình 2.10: Chế độ làm việc của động cơ điện một chiều kích từ độc lập ........... 33
Hình 2.11: Hãm tái sinh động cơ điện một chiềukích từ độc lập ........................ 34
Hình 2.12: Hãm ngược động cơ điện một chiều kích từ độc lập khi theâm R
fö
... 35
Hình 2.13: Hãm ngược động cơ điện một chiều kích từ độc lập khi đaûo ngöôïc
cöïc tính ñieän aùp ................................................................................. 36
Hình 2.14: Hãm động năng động cơ điện một chiều kích từ độc lập .................. 37
Hình 2.15: Sơ đồ nguyên lý động cơ một chiều kích từ nối tiếp ......................... 38
Hình 2.16: Đặc tính cơ điện động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp ................. 39
Hình 2.17: Đặc tính cơ động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp ......................... 39
Hình 2.18: Các đặc tính vạn năng của động cơ một chiều kích từ nối tiếp ......... 40
Hình 2.19: Từ đặc tính cơ tự nhiên vẽ đặc tính cơ nhân tạo ................................ 41
Hình 2.20: Hãm ngược động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp khi thêm điện trở
phụ ...................................................................................................... 42
Hình 2.21: Hãm ngược động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp khi đảo cực tính
điện áp ................................................................................................ 42
Hình 2.22: Hãm động năng động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp .................. 43
Hình 2.23: Sơ đồ nguyên lý của động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp.......... 44
Hình 2.24: Đặc tính cơ điện của động cơ một chiều kích từ hỗn hợp ................. 45
Hình 2.25: Đặc tính cơ của động cơ một chiều kích từ hỗn hợp ......................... 45
Hình 2.26: Sơ đồ nối dây và ký hiệu bản vẽ của động cơ không đồng bộ .......... 45
Hình 2.27: Sơ đồ thay thế một pha của động cơ không đồng bộ ......................... 46
Hình 2.28: Đặc tính cơ điện vẽ theo dòng rôto của động cơ không đồng bộ ...... 47
Hình 2.29: Đặc tính cơ điện vẽ theo dòng stato của động cơ không đồng bộ ..... 47
Hình 2.30: Đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ ........................................... 49
Hình 2.31: Sơ đồ nối dây và họ đặc tính cơ nhân tạo khi thay đổi điện trở mạch
rôto của động cơ không đồng bộ ........................................................ 52
Hình 2.32: Họ đặc tính cơ nhân tạo khi thay đổi điện áp stato của động cơ không
đồng bộ ............................................................................................... 52
Hình 2.33: Sơ đồ nối dây và họ đặc tính cơ nhân tạo khi thay đổi điện trở hoặc
điện kháng mạch stato của động cơ không đồng bộ .......................... 53
Hình 2.34: Đặc tính cơ nhân tạo khi thay đổi số đôi cực từ (p2=2p1) với nguyên
tắc giữ Mth=const của động cơ không đồng bộ .................................. 53
Hình 2.35: Họ đặc tính cơ nhân tạo khi thay đổi tần số của động cơ không đồng
bộ ........................................................................................................ 54
Hình 2.36: Hãm tái sinh khi hạ tải ở máy nâng hạ ............................................... 55
Hình 2.37: Hãm tái sinh khi điều chỉnh giảm tần số dòng điện stato .................. 55
Hình 2.38: Hãm ngược khi hạ tải bằng cách thêm điện trở phụ vào mạch rôto .. 56
Hình 2.39: Hãm ngược bằng cách đảo thứ tự pha điện áp stato .......................... 57
Hình 2.40: Hãm động năng động cơ không đồng bộ ........................................... 57
Hình 3.1: Quy luật thay đổi tốc độ theo thời gian ................................................ 61
Hình 3.2: Điều khiển động cơ một chiều kích từ song song bằng phương pháp
dùng điện trở phụ mạch phần ứng ....................................................... 63
Hình 3.3: Khởi động bằng điện trở để giảm dòng điện khởi động ...................... 64
Hình 3.4: Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế hệ điều khiển động cơ một chiều
bằng điện áp phần ứng ......................................................................... 64
Hình 3.5: Các đặc tính cơ điều chỉnh khi điều khiển động cơ một chiều bằng
điện áp phần ứng ................................................................................ 65
Hình 3.6: Sơ đồ nguyên lý điều chỉnh từ thông động cơ một chiều kích từ song
song và kích từ độc lập ........................................................................ 65
Hình 3.7: Các đặc tính cơ điều chỉnh bằng từ thông của động cơ một chiều ...... 66
Hình 3.8: Sơ đồ nguyên lý đieàu khieån baèng ñieän trôû phuï trong maïch rôto ...... 67
Hình 3.9: Họ đặc tính cơ đieàu khieån baèng ñieän trôû phuï trong maïch rôto ......... 67
Hình 3.10: Khôûi ñoäng baèng ñieän trôû phuï trong maïch rôto ................................ 68
Hình 3.11: Sơ đồ nguyên lý đieàu khieån baèng điện áp stato ................................ 69
Hình 3.12: Họ đặc tính cơ rôto lồng sóc khi điều khiển điệp áp stato ................. 70
Hình 3.13: Họ đặc tính cơ rôto dây quấn khi điều khiển điệp áp stato ................ 70
Hình 3.14: Các sơ đồ nối điện trở, điện kháng phụ để khởi động ....................... 71
Hình 3.15: Sơ đồ khái quát hệ biến tần điều khiển động cơ ................................ 71
Hình 3.16: Sơ đồ khối của bộ biến tần có khâu trung gian một chiều ................. 72
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễn, Nguyễn Thị Hiền, Truyền động điện –
NXB Khoa học và kỹ thuật, năm 2001.
[2] PGS.TS. Bùi Đình Tiếu, Giáo trình Truyền động điện – NXB Giáo dục.
[3] Bùi Đình Tiếu, Phạm Duy Nhi, Cơ sở Truyền động điện tự động – NXB
Đại học và trung học chuyên nghiệp, năm 1983.
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- bai_giang_truyen_dong_dien_trinh_do_cao_dang_truong_cao_dang.pdf