ĐỒ ÁN MÔN HỌC: TÍNH TOÁN,THIẾT KẾ NÂNG HẠ CẦU TRỤC potx

Hiện nay khoảng 75-80% các hệ truyền động là loại không đổi, với các hệ thống này, tốc độ hoạt động của động cơ hầu như không cần điều kiện trừ các quá trình khởi động và hãm .Phần còn l

T rang 1

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MƠN HỌC

Tên đồ án :

TÍNH TỐN,THIẾT KẾ NÂNG HẠ CẦU TRỤC

N ội dung đồ án :

Hãy tính toán và thiết kế truyền động điện cho một cơ cấu nâng cầu trục dùng động cơ điện là :

Động cơ dc dùng kích từ song song Động cơ AC khơng đồng bộ 3 pha

Có các số liệu như sau:

BẢNG SỐ LIỆU:

Động cơ điện một chiều kích từ song song :

Pđm(kw) Uđm(v) Iđm(A) IKTđm(A) nđm(vòng /phút)

Yêu cầu tính toán và thiết kế như sau:

1 Động cơ mở máy qua 3 cấp điện trở phụ, tính các điện trở mở máy, biết rằng động cơ kéo tải ở định mức

2 Tính toán điện trở cần thiết đóng vào mạch rotor để nâng tải lên với tốc độ lần lượt là:

Biết rằng moment khi nâng tải: MC=0.8Mđm

4 dùng chương trình CX-Programmer thiết kế sơ đồ nguyên lý điều khiển động cơ khi mở máy nâng và hạ tải,vẽ sơ đồ kết nối PLC CM2A biết rằng, động cơ xoay chiều 3 pha co dây quấn stator/rotor đấu hình tam giác/sao và sức bền từ độngbên stator lớn hơn rotor 20%

T rang 2

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Ngày tháng năm

2010 Giáo viên hướng

dẫn

T rang 3

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN

Ngày tháng năm

2010 Giáo viên phản biện

T rang 4

LỜI NÓI ĐẦU

@&?

Thế kỉ XXI -thế kỉ của công nghệ thông tin, của khoa học kĩ thuật và công nghệ tự động.Nhằm đáp ứng nhu cầu của sự phát triển, nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm Truyền động điện ra đời là một trong những yếu tố rất quan trọng:

· Truyền động điện có nhiệm vụ thực hiện các công đoạn cuối cùng của một công nghệ sản xuất

· Truyền động điện là một hệ thống máy móc được thiết kế với nhiệm vụ biến đổi cơ năng thành điện năng

· Hệ thống Truyền động điện có thể hoạt động với tốc độ không đổi hoặc thay đổi (hệ điều tốc)…

Hiện nay khoảng 75-80% các hệ truyền động là loại không đổi, với các hệ thống này, tốc độ hoạt động của động cơ hầu như không cần điều kiện trừ các quá trình khởi động và hãm Phần còn lại 20-25 % các hệ thống điều khiển được tốc độ động cơ để phối hợp được các đặc tính động cơ với đặc tính tải yêu cầu

Với sự phát triển mạnh mẽ của kĩ thuật bán dẫn công suất lớn và kĩ thuật vi xử lí, các hệ thống điều tốc được dử dụng rộng rãi và là công cụ không thể thiếu trong quá trình tự động hoá sản suất Do đó nội dung của tập đồ án chủ yếu tính toán và và điều chỉnh tốc độ động cơ DC kích từ song song và động cơ không đồng bộ 3 pha

Tập đồ án này có thể làm tài liệu tham khảo cho những ai quan tâm đến vấn đề liên quan đến Động cơ DC kích từ song song và động cơ không đồng bộ 3 pha

Vì kiến thức và thời gian có hạn, kinh nghiệm thực tế không nhiều, nên tập đồ án này không thể tránh khỏi những thiếu sót.Rất mong được sự đóng góp của quí thầy cô và bạn bè

T rang 5

Sinh viên thực hiện:

Trần Văn Sơn Leng Duy Anh

LỜI CẢM ƠN

Trân trọng và thành thật cảm ơn:

v Nguyễn Phan Thanh -người đã tận tình hướng dẫn, giải đáp những khúc mắc trong quá trình thực hiện đề tài

v Quý thầy cô thuộc thư viện Trường Đại Học sư phạm kĩ thuật thành phố hồ chí minh,Thư viện tổng hợp Thành Phố HCM đã cung cấp sách vở và tài liệu giúp hoàn thành đề tài

v Các anh chị và bạn bè cùng ngành đã có những đóng góp, gợi ý trong quá trình tiến hành thực hiện

Sinh viên thực hiện Trần Văn Sơn

Leng Duy Anh

T rang 6

MỤC LỤC

Trang PHẦN A TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ CƠ CẤU NÂNG HẠ CẦU TRỤC DÙNG ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU KÍCH TỪ SONG SONG

CHƯƠNG I

ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU KÍCH TỪ SONG SONG 9

I Đặc tính cơ của động cơ điện DC kích từ độc lập và song song

9

II Aûnh hưởng của các thông số đến đặc tính cơ 11

III Đặc tính cơ khi đảo chiều điện áp 16

IV.Mở máy và tính điện trở mở máy

20

V.Hãm máy

22 CHƯƠNG II

TÍNH TOÁN HỆ THỐNG CẦN TRỤC NÂNG HẠ TẢI

30 I Tính điện trở điện trở mở máy

30 II Tính toán điện trở phụ cần thiết đóng vào mạch Rotor khi nâng tải 31

III Tính toán điện trở phụ cần thiết đóng vào mạch Rotor khi hạ tải

32

IV Thiết kế sơ đồ nguyên lý điều khiển động cơ

34 KẾT LUẬN

T rang 7

Tài liệu tham khảo

T rang 8

T rang 9

CHƯƠNG I

ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU

@&?

vKHÁI NIỆM CHUNG VỀ ĐẶC TÍNH CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN

Đặc tính cơ của động cơ điện là quan hệ giữa tốc độ quay và momen của động cơ được thể hiện dưới dạng: n=f(Mđc), có 2 loại đặc tính cơ:

§ Đặc tính cơ tự nhiên: là đăc tính khi động cơ làm việc ở chế độ định mức ( điện áp, tần số, từ thông định mức và không nối thêm điện trở điện kháng vào động cơ,động cơ được đấu dây theo sơ đồ bình thường.)

§ Đặc tính cơ nhân tạo: là đăc tính khi ta thay đổi các tham số nguồn hoặc nối thêm các điện trở, điện kháng và động cơ hoặc động cơ được dây theo sơ đồ đặt biệt nào

** Để dánh giá và so sánh các đặc tính cơ, người ta đưa ra khái niệm độ cứng đặc tính cơ là sự ổn định tốc độ khi moment thay đổi

b = =

D

D n

M

dn

dM , bđộ cứng đặc tính cơ Động cơ có ß càng lớn thì tốc độ càng ít thay đổi

Căn cứ vào ß người ta chia làm 3 loại:

· Khi b=∞àđộng cơ có đặc tính cơ tuyệt đối cứng.Đây là đặc tính cơ của động cơ đồng bộ(3)

· Khib=10÷100à động cơ có đặc tính cơ cứng Đây là đặc tính cơ của động cơ 1 chiều kích từ độc lập(2)

· Khib<10 à động cơ có đặc tính cơ mềm Đây là đặc tính cơ của động cơ 1 chiều kích từ nối tiếp(1)

T rang 10

Đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ : là đường đặc tính cơ có độ cứng

ß thay đổi theo điểm làm việc của nó

Đoạn ab :là đoạn có đặc tính cơ cứng

Đoạn bc :là đoạn có đặc tính cơ mềm

b<0 khi tốc độ n- thì moment M¯

khi tốc độ n ¯thì moment M

-b>0 moment M-thì tốc độ n

-moment M¯thì tốc độ n¯

Trong thực tế,động cơ điện không đồng bộ chỉ làm việc ổn định trên đoan ab của đặc tính cơ

T rang 11

I.ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP VÀ KÍCH TỪ SONG SONG

I.1.Xây dựng phương trình đặc tính tốc độ :

Hình 1.1.ĐCĐ một chiều kích từ song song

Hình 1.2 ĐCĐ một chiều kích từ độc lập

Ta có : pt cân bằng điện áp của động cơ điện một chiều

T rang 12

Þ KEfđmn = Uđm - RưIư

Þ

đm E

ư ư đm E

đm

K

IRK

Trong đó: n : tốc độ quay của động cơ

Uđm : điện áp định mức của ĐCĐ một chiều

a 60

PN

KE = : hệ số điện động của động cơ

Φđm:từ thông kích từ dưới 1 cực từ

Rư : điện trở của mạch phần ứng

Iư : dòng điện mạch phần ứng

RP :điện trở phụ trong mạch phần ứng

Nếu thêm điện trở phụ Rp vào phần ứng thì ta được phương trình đặc tính tốc độ nhân tạo :

đm E

ư p ư

đm E

đm

K

IRRK

Un

F

+ - F

=

Khi Iư = 0 :n =

đm E

đm

0 K

Un

Φ

= :là tốc độ không tải lý tưởng của động cơ

đm E

ư

TN K

Ra

ư ư

RưIaI

n0 AC = n0 : tốc độ không tải lý tuởng

nA B BC = nA : tốc độ làm việc của đường đtc TN

TN AB = DnTN : độ sụt tốc độ

T rang 13

Khi nguồn điện một chiều có công suất vô cùng lớn và điện áp không đổi thì

mạch kích từ thường mắc song song với mạch phần ứng, lúc này động cơ

được gọi là động cơ kích từ song song

Khi có nguồn điện một chiều có công suất không đủ lớn thì mạch điện phần

ứng và mạch kích từ mắc vào 2 nguồn điện 1 chiều độc lập nhau gọi là động

cơ điện kích từ độc lập

Un

đm E đm E

đm

F

F

-= (1) Đây là phương trình đặc tính tốc độ tự nhiên (Hay còn gọi là đặc tính cơ

điện)

Trong đó: n : tốc độ quay của động cơ(vòng/phút)

Uđm : điện áp định mức của ĐCĐ một chiều (V)

a 60

PN C

KE = E = : hệ số điện động của động cơ

T rang 14

Φđm:từ thông kích từ dưới 1 cực từ(Wb)

Iư : dòng điện mạch phần ứng(A)

RP :điện trở phụ trong mạch phần ứng(W)

Rư : điện trở của mạch phần ứng(W)

Rư= rư + rcp + ri + rct

Trong đó :

rư : điện trở cuộn dây phần ứng (W)

rcp : điện trở cuộn cực từ phụ (W)

ri : điện trở cuộn bù (W)

rct : điện trở tiếp xúc của chổi điện (W)

Khi Iư = 0 (1) Þ 0

đm E

đm nK

Ư

TN K

Ra

TN

K

Rư I

A:điểm làm việc

n0 1 n0 : tốc độ không tải

nA 2 A nA :tốc độ làm việc ứng với Ic

TN n0 - nA= rnTN : độ sụt tốc độ Nếu Ic = Iđm thì nA = nđm

E

K

RpRưK

Un

F

+ -

T rang 15

Mđt = KM FđmIư

đm M

ư K

M I

ư đm

E

đm

K

MK

RK

Un

FF

F

-=

KK

RK

U

2 đm M E

ư đm

55,9

160

2K

PN

p với : KM: hệ so ácấu tạo của động cơ

KE: hệ số sức điện động của động cơ

đm

2

)F

F

-=

E

ư đm

E

đm

9,55(K

RK

E K K

Rư

F : độ dốc (hệ số gốc) của đường đặc tính cơ tự nhiên

DaTN= aTN.M : độ sụt tốc độ của đường đặc tính cơ tự nhiên

Þ đường đặc tính cơ đồng dạng với đường đặc tính tốc độ

*Khi thêm điện trở phụ Rp vào mạch phần ứng (Rotor).Ta được phương

trình đặc tính cơ nhân tạo

đm

K ( 55 , 9

) Rp Rư

(

F

+ (2’’)

II.ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÔNG SỐ ĐẾN DẠNG ĐẶC TÍNH CƠ

Ta có phương trình đặc tính cơ nhân tạo:

T rang 16

)9,55(K

RK

U

đm E

ư đm

E

đm

F

F

-=

Đặt:

đm E

đm

0 K

Un

ư

TN 9,55K

R a

Φ

= :hệ số góc hay độ dốc của đặc tính cơ tự nhiên

đm 2 E 2

ư TN

M R M

a n

2 E

p ư đm

E

đm

9,55K

M R R K

U

n

Φ Φ

+ -

Khi điện trở phụ Rp thay đổi thì:

·

đm E

p ư NT

K 9,55

R R a

T rang 17

Hình 1.5 :Họ các đặc tính cơ khi thêm điện trở phụ

nối tiếp vào mạch phần ứng

II.2.Aûnh hưởng của điện áp đặt lên phần ứng :

ư đm

MRK

Un

Φ

Φ

-=

- Khi giảm điện áp thì:

· tốc độ n0 giảm theo

T rang 18

Hình 1.6: Họ các đặc tính cơ khi thay đổi

điện áp đặt lên phần ứng II.3.Aûnh hưởng của từ thông :

- Khi thêm RPKT nối tiếp với cuộn kích từ thì:

· IKT giảm xuống < IKTđm Þ F giảm xuống < Fđm

Hình 1.7: Sơ đồ nguyên lý khi thêm điện trở phụ kích từ

II.3.1 Đối với đặc tính tốc độ:

v Xét phương trình đặc tính tốc độ :

Φ

ư ư E

đm

K

IRK

U

n= + Khi mở máy :

F

F

-=

=

E

ưmm ư E

đm

K

IRK

U0n

T rang 19

x E

đm 0x K

Un

Φ

v Khi Fxgiảm Þ n0x tăng và Iưmm = const

2F

1F

2F

<

F1VớiHình 1.8: Họ các đặc tính tốc độ khi thay đổi từ thông F

II.3.2 Đối với đường đặc tính cơ:

- Xét phương trình đặc tính cơ :

2 2

E

ư E

đm

9,55K

MRK

Un

n = tăng và Mmm giảm

v Thông thường để đảm bảo tuổi thọ động cơ thì :

MC < Mđm

Þ F giảm Þ n tăng

n(vòng /phút)

T rang 20

Hình 1.9 :Họ đặc tính cơ khi thay đổi từ thông

III ĐẶC TÍNH CƠ KHI ĐẢO CHIỀU QUAY

III.1 Đảo cực tính điện áp đặt lên phần ứng :

Hình 1.10: Sơ đồ nguyên lý khi đảo cực tính

điện áp đặt lên phần ứng

T rang 21

v Việc đảo cực tính điện áp đặt lên phần ứng nhờ các tiếp điểm T, N của các công tắc tơ

EUI

ư

0 đm E ư

ư đm

ư đm

E

đm

KK

MRK

Un

E)U(I

ư

0 đm E ư

ư đm

ư

0 đm E

RK

Un

đm

2 M E

ư đm

E

đm

Φ

Φ + -

=

Fđ t

N

n

B

Fđ t

+

Fđ t

N+

n

Fđ t

B

T rang 22

M

KK

Rn

đm

2 M E

ư 0

F +

đường đặc tính cơ khi động

cơ quay ngược chiều

Hình 1.12 :Đặc tính cơ khi đảo cực tính

điện áp đặt lên phần ứng

III.2 Đảo chiều dòng điện qua cuộn kích từ ( đảo từ thông F)

I

ư

I

Hình 1.13: Sơ đồ nguyên lý khi đảo chiều

dòng điện qua cuộn kích từ

n

n

T rang 23

EUI

ö

0 ñm E ö

ö ñm

ö ñm

E

ñm

KK

RK

Un

2

F

F

(KR

EUI

ö

0 ñm E ö

ö ñm

n

Fñt

B

T rang 24

KK

R)

(K

Un

đm

2 M E

ư đm

E

đm

Φ

Φ + -

KK

RK

Un

đm

2 M E

ư đm

- Đường biểu diễn đặc tính cơ cũng có dạng như khi ta đảo chiều

bằng cách đảo cực tính điện áp đặt vào phần ứng:

đường đặc tính cơ khi động

cơ quay ngược chiều

Khi mở máy: n = 0

0= Uđm – R Iư(mở máy) Þ Iư(mở máy) = Uđm / R

n

n

ư đm đm

k

R

k

U n

F

F

-=

T rang 25

Với đặc tính tự nhiên (R = Rư) khi khởi động ta thấy dòng điện khởi động ban đầu là:

Iư(mở máy) =

Rư

Uđm Nhưng ở những động cơ có công suất trung bình và lớn, Rư thường có giá trị khá nhỏ:

+ Cháy cách điện dây quấn

+ Gây sụt áp lưới điện

+ Lực điện động lớn có thể gây biến dạng kết cấu cơ khí của rảnh

Ưu điểm; dễ mở máy

Để hạn chế dòng điện khởi động :

a Giảm điện áp nguồn đặt vào phần ứng

b Nối thêm điện trở phụ Rp vào mạch phần ứng

v Tác hại của dòng mở máy khi dòng mở máy lớn :

+ Cháy cách điện dây quấn

+ Gây sụt áp lớn trên lưới điện

+ Lực điện động lớn có thể gây biến dạng kết cấu cơ khí của rãnh

IV Xây dựng đường đặc tính mở máy và xác định trị số điện trở phụ mở máy

¨ Tính điện trở mở máy: Trị số của điện trở phụ tổng mắc trong mạch khởi động dược chọn sao cho khi khởi động (n = 0) thì dòng điện không vượt quá 2,5.Iđm để đảm bảo an toàn cho động cơ và các cơ cấu truyền động Ngoài ra

Iư(mởmáy) cũng không nên quá nhỏ khiến cho Mmm cũng nhỏ đi so với moment cản

( ) đm

P ư

đm )

mm (

RR

U

+

=

T rang 26

Khi tốc độ tăng lên thì dòng điện giảm dần theo biểu thức :

Muốn cho quá trình tăng tốc độ được tiến hành đều đặn và để cho động cơ làm việc ổn định ở tốc độ cao trên dặc tính tự nhiên ta phải cắt dần các điện trở phụ Việc cắt dần các điện trở phụ nhờ các tiếp điểm 1K, 2K, 3K của các công-tắc-tơ

Muốn xác định điện trở phụ mở máy ta có thể dùng 2 phương pháp :

- Phương pháp đồ thị

- Phương pháp giải tích

1 Xây dựng đường đặc tính mở máy và xác định trị số điện trở phụ mở máy bằng phương pháp đồ thị

Hình 1.16: Sơ đồ nguyên lý ĐC khi mở máy

bằng điện trở phụ

P ư

đm đm

RR

n kUI

+

F-

T rang 27

Ø Dựa vào các thông số động cơ và đặc tính vạn năng vẽ ra được đặc tính cơ điện tự nhiên

Ø Chọn dòng điện giới hạn I1 =(1,8®2,5)Iđm và tính điện trở tổng của mạch phần ứng khi khởi động

2 dm 2 TN 2

RIUnn

-=

Ø Kẻ đường thẳng qua ab.Trên đặc tính tự nhiên kẽ đường thẳng qua

gh Hai đường này cắt nhau tại n0.

Ø Từ n0 dựng đường đặc tính khởi động hình tia thoả mản điều kiện :

Ø Bảo đảm đúng số cấp khởi động yêu cầu

Ø Từ điểm f kẻ đường song song với trục hoành và phải cắt đặc tính tự nhiên đúng ở điểm g

Ø Nếu không thoả mãn điều kiện trên ta phải chọn lại giá trị I1,I2 để xây dựng lại đặc tính khởi động

2

I

1

I C

T rang 28

kích từ song song khi mở máy

v Tính điện trở khởi động :

- Gọi điện trở phụ mắc vào mạch phần ứng khi khởi động là Rp

jgjeR

÷÷

ø

ư çç è

jgjcR

÷÷

ø

ư çç è

jgjaR

ư đm

E

đm

R K

U n

F

F

ư đm

E

đm

R K

U n

F

+ -

ư đm

E

đm

R K

U n

F

+ -

F

=

Mà ne = nd

2 2 1

I R

đm E

ư đm

E

đm

R K

U n

F

+ +

F

ư đm

E

đm

R K

U n

F

+ -

F

=

Mà nc = nb

2 3 2

1

I R R

đm E

ư đm

E

đm

R K

U n

F

+ +

+ -

F

=

T rang 29

2 Xây dựng đường đặc tính mở máy và xác định trị số điện trở phụ

mở máy bằng phương pháp giải thích:

¨ Giả sử động cơ điện được khởi động qua m cấp điện trở phụ Đặc tính khỡi động dốc nhất là đặc tính khởi động thứ m, các đặc tính khởi động tiếp theo là (m-1), (m-2), …

Gọi: Rp1 ,Rp2, …, Rpm là điện trở ở mỗi cấp

R1 ,R2, …, Rm là điện trở tổng ứng với mỗi đặc tính

I1 = (Uđm – Eưm ) / Rm-1 (2) Với Eưm là sức điện động ứng với tốc độ tại b và c

Lập tỉ số (1) và (2):

Đặt l = I1/I2 : là bội số dòng điện mở máy

Ta lần lượt rút ra được :

1 -

m

1 ư

đm m

ư

m

I R

U R

R =

= l

M.R

1I

R

=l

1 đm

I

T rang 30

¨ Nếu biết l, Rm, Rư ta biết được số cấp điện trở khởi động m:

Trị số từng cấp điện trở được xác định bởi:

o Tính bội số dòng khởi động l :

o Xác định trị số các cấp điện trở phụ khởi động RP1, RP2, …, Rpm

v Khi cho trước số cấp điện trở khởi động m, chế độ khởi động bình thường:

o Chọn giới hạn dòng điện chuyển khi khởi động I2 = (1,1 ¸ 1,3).Iđm.

o Xác định trị số các cấp điện trở phụ khởi động Rp1 ,Rp2 ,…, RPm

v Khi cần xác định số cấp điện trở khởi động m và các điện trở khởi động theo diều kiện khởi động cho trước:

o Dựa vào các yêu cầu truyền động và khởi động Chọn các giá trị của

I1, I2, M1, M2

o Tính l

o Tính số cấp điện trở khởi động m Nếu m tính được không phải là số nguyên thì phải chọn lại I1, M1 hoặc I2, M2 và tính lại cho tới khi m là số nguyên

o Xác định trị số điện trở phụ ở mỗi cấp

2 ư

m * *

1 M

R

1

+

= l

l

=l

=l

=

lg

M.R

1lglg

I

R

1lglg

R

Rlg

m

T rang 31

ư

0 đm E ư

ư đm

) n n ( K R

E U

Rn

n

đm

2 M E

ư

F -

Hình 1.18 : Sơ đồ nguyên lý ĐC quay thuận

v Trạng thái hãm máy: là trạng thái mà tốc độ n và moment MH ngược chiều

Trạng thái hãm máy được sử dụng trong các trường hợp sau :

+ Cần dừng nhanh động cơ

+ Giữ cho tải thế năng được hạ xuống với tốc độ không đổi

+ Giữ cho một tải trọng đứng yên trên cao khi nó có khuynh hướng rơi xuống đất

V.1 Hãm tái sinh :

¨ Hãm tái sinh xảy ra khi tốc độ quay của động cơ lớn hơn tốc độ không tải lý tưởng Khi đó động cơ làm việc như 1 máy phát điện song song với lưới điện

Dòng điện phần ứng lúc hãm tái sinh:

ư đm ư

R

k R

E U

=-

=

T rang 32

Þ n và Mh ngược chiều nhau, so với chế độ động cơ, dòng điện và moment khi xảy ra hãm tái sinh sẽ đổi chiều Trị số hãm lớn dần lên cho đến khi cân bằng với moment phụ tải của cơ cấu sản xuất thì hệ thống làm việc ổn định với tốc độ w0đ < w0

Phương trình đặc tính cơ khi hàm tái sinh:

Đường đặc tính cơ ở trạng thái hãm tái sinh nằm trong góc phần tư thứ 2 và thứ 4 của mặt phẳng toạ độ Trong trạng thái hãm tái sinh, dòng điện hãm đổi chiều và công suất được đưa trả về lưới điện có giá trị P = (E – U).I Đây là phương pháp hãm kinh tế nhất vì động cơ sinh

ra điện năng hữu ích

**Trong thực tế cơ cấu nâng hạ của cần trục, khi nâng tải động cơ được đấu vào nguồn theo cực tính thuận và làm việc trên đặc tính cơ nằm trong góc phần tư thứ nhất Khi hạ tải ta phải đảo chiều điện áp đặt vào phần ứng của động cơ Lúc này nếu moment do trọng tải gây

ra lớn hơn hơn moment ma sát trong các bộ phận chuyển động của cơ cấu, động cơ điện sẽ làm việc ở trạng thái hãm tái sinh

k.k

R

k

U

đm M E

ư đm

E

đm

F

+F

T rang 33

0

Khi hạ tải, để hạn chế dòng khởi động ta đóng thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng Tốc độ động cơ tăng dần lên, khi tốc độ gần đạt tới giá trị wo ta cắt điện trở phụ, động cơ tăng tốc độ trên đường đặc tính tự nhiên Khi tốc độ vượt quá w > w0 moment điện từ của động cơ đổi dấu trở thành moment hãm đến điểm A moment Mh = Mc, tải trọng được hạ với tốc độ ổn định w0đ, trong trạng thái hãm tái sinh

T rang 34

Hình 1.19: Đặc tính cơ khi giảm tốc độ bằng phương pháp giảm điện áp

EUI

ư

B 01 đm E ư

ưB 1

ưB = - = F - <

· MĐB =KMFđmIưB <0

B là điểm bắt đầu quá trình hãm tái sinh

v Đoạn Bn01: n giảm xuống nhưng vẫn lớn hơn 0

· Eư =KEFđmn01 >0

R

)nn(KR

EUI

ư

01 đm E ư

ư 1

ư = - = F - <

· MĐ =KMFđmIư <0

- Ta có: n > n01 > 0 và MĐ <0

ð Bn01 là đoạn đặc tính hãm tái sinh

- Khi n giảm tốc ð Iư giảm ð MĐ giảm

· P=U1Iư < 0: phát toả năng lượng về nguồn

- Phương trình đặc tính cơ:

đm

2 E

ư đm

E

1

9,55K

MRK

Un

F

F

EUI

ư

01 đm E ư

ư 1

EUI

ư

01 đm E ư

ư 1

ư = - = F - >

· MĐ =KMFđmIư >0

Đoạn n01C: là đoạn đặc tính động cơ quay thuận giảm tốc độ

· Vì MĐ < MC nên hệ thống giảm tốc

- Khi n giảm ð Iư tăng ð MĐ tăng Tăng đến C thì cân bằng với Mtải

(hệ thống làm việc ổn định)

v Hệ thống đang làm việc nâng tải tại điểm A Người ta tiến hành giảm điện áp xuống còn U1, lúc này do quán tính tốc độ vẫn quay theo chiều cũ, nhưng dòng điện và môment đã đảo chiều Quá trình hãm tái sinh diễn ra ở

T rang 35

góc phần tư thứ 2, làm giảm nhanh tốc độ động cơ về n01 Đến n01, MĐ =0 Trên trục động cơ còn môment cản MC ngược chiều với n nên nó tiếp tục làm cho động cơ giảm tốc, đồng thời MĐ tăng dần cho đến C thì cân bằng

MĐ = MC Hệ thống sẽ làm việc ổn định ở tốc độ thấp

V.1.2 Khi hạ tải thế năng bằng phương pháp đảo cực tính điện áp đặt lên phần ứng:

- Khi muốn hạ tải ta phải đảo chiều điện áp đặt vào phần ứng động

cơ Lúc này nếu moment do trong tải gây ra lớn hơn moment ma sát trong các bộ phận chuyễn động của cơ cấu, động cơ sẽ làm việc ở trang thái hãm tái sinh trên hình trên Khi hạ tải, để hạn chế dòng khởi động ta đóng thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng Tốc độ động cơ tăng lên dần Khi tốc độ gần đạt tới giá trị n0 ta cắt điện trở phụ, động cơ tăng tốc độ trên đường đặc tính tự nhiên Khi tốc độ vượt quá n > n0 , moment điện từ của động cơ đổi dấu trở thành moment hãm đến điểm A moment MH = MC, tải trọng được hạ với tốc độ ổn định n0đ, trong trạng thái hãm tái sinh

V.2 Hãm ngược :

v Định nghĩa: Hãm ngược là trạng thái hãm xảy ra khi Roto của động

cơ do động năng tích luỹ trong các bộ phận chuyển động hoặc do tải thế năng mà quay ngược chiều với moment điện từ của động cơ

Có hai cách để thực hiện hãm ngược :

V 2.1 Hãm ngược bằng cách đảo cực tính điện áp đặt lên phần ứng :

- Phương trình đặc tính cơ của đường số (1):

KK

RK

)(-Un

đm

2 M E

ư đm

E

đm

F

F

-=

- Phương trình đặc tính cơ của đường số (2):

KK

RRK

Un

đm

2 M E

P ư đm

E

đm

F

+ -

F

=

T rang 36

- Tại C1, n=0 nhưng do MĐ và MC cùng chiều chúng sẽ kéo roto quay ngược, theo chiều của chúng, động cơ bắt đầu quá trình mở máy theo chiều ngược lại và tăng tốc do có sự hỗ trợ của MĐ và MC , đoạn C1(-n0) gọi là đoạn đặc tính động cơ quay ngược

- Tại (-n0) , moment động cơ MĐ =0, MC cùng chiều với n nên hệ thống tiếp tục tăng tốc vượt khỏi (-n0) , khi đó MĐ đảo chiều quá trình hãm tái sinh diễn ra trên đoạn (-n0) E1, MĐ lớn dần cho đến điểm E1 thì cân bằng MĐ và

MC , tải thế năng được hạ xuống với tốc độ không đổi là (-nE1)

T rang 37

Ø Để hạn chế dòng điện hãm ngược lúc bắt đầu không vượt quá 2,5Iđm

thì người ta đóng thêm điện trở phụ khi đảo cực điện áp Do đó điểm làm việc sẽ chuyển từ A sang B2 để rồi cuối cùng hạ tải với tốc độ nE2 và nE2 >

E1

n

V.2.2 Hãm ngược bằng cách đóng điện trở phụ :

Giả sử động cơ đang nâng tải tại điểm A người ta thực hiện hạ tải bằng cách đóng vào mạch phần ứng một điện trở phụ đủ lớn(lớn hơn điện trở phụ mở máy) Lúc này điểm làm việc chuyễn sang điểm B

v Tại B3 : MĐ < MC , hệ thống giảm tốc từ B đến C

· Lúc này Iư và MĐ tăng dần trị số

p ư

0 đm

E

nnK

Lúc này do sự hỗ trợ của moment cản thế năng, động cơ tăng tốc từ C3 đến

E3 đồng thời Iư và MĐ tăng dần và có giá trị dương

RR

)nn(KR

R

))n(n(KI

p ư

0 đm E p

ư

0 0

đm E

+

+

=+

-

T rang 38

0 MC M

-nD E3

Hinh•1.21: Đặc tính cơ khi hãm ngược bằng cách đóng điện trở phụ

V.3.Hãm động năng :

Ø Định nghĩa: Hãm động năng là trạng thái động cơ làm việc như một máy phát mà năng lượng cơ học của động cơ đã tích luỹ được trong quá trình làm việc trước đó biến thành điện năng tiêu tán trong mạch hãm dưới dạng nhiệt

V 3.1.Hãm động năng kích từ độc lập :

a Hãm động năng kích từ độc lập:

T rang 39

Giả sử động cơ đang nâng tải làm việc tại A trên đường đặc tính cơ Để hạ tải bằng cách hãm động năng kích từ dộc lập hoặc song song

ta cắt phần ứng động cơ khỏi lưới điện 1 chiều và đóng vào mạch điện trở hãm, còn mạch kích từ vẫn nối với nguồn như cũ, lúc này do quán tính phần ứng vẫn quay theo chiều cũ, động cơ làm việc ở chế độ máy phát phát ra sức điện động Eư có chiều không đổi, sức điện động này tạo trong mạch kín dòng điện Iư đã đảo chiều nên moment MĐcũng đảo chiều:

Moment hãm ban đầu:

Mhđ = kM.F đm.Iư < 0

Hệ thống làm việc tại B, tại đây w và MĐ ngược chiều nhau, trạng thái hãm động năng kích từ độc lập hoặc song song diễn ra, tốc độ động cơ giảm nhanh về không, phương trình đường đặc tính cơ khi hãm động năng là:

EI

h ư

ư

+-

=

M

k.k

R

R

2 đm M E

h ư

F

+

=w

T rang 40

ử

I

Hỡnh 1.24: Sụ ủoà nguyeõn lyự khi haừm ủoọng naờng tửù kớch tửứ

- Ngửụứi ta thửùc hieọn haừm ủoọng naờng tửù kớch tửứ baống caựch ngaột phaàn ửựng vaứ cuoọn kớch tửứ ra khoỷi phaàn ủieọn vaứ ủoựng qua ủieọn trụỷ haừm

- Do quaựn tớnh ủoọng cụ tieỏp tuùc quay theo chieàu cuừ (n > 0), caực thanh daón queựt qua tửứ dử cuỷa maùch tửứ Stator nen6 vaón caỷm ửựng ra sửực ủieọn ủoọng Eử

RRR

EI

Ckt HẹN

Ckt HẹN ử

ử

+ +

ã Mẹ <0

ị do ủoự, quaự trỡnh haừm ủoọng naờng tửù kớch tửứ dieón ra laứm n giaỷm

- Phửụng trỡnh ủaởc tớnh cụ khi haừm ủoọng naờng tửù kớch tửứ :

M

K K

R R

R R R

M E

HẹN Ckt

HẹN Ckt ử

F

ữữ

ứ

ử ỗỗ

ố

ổ

+

+ -

R R

M E

HẹN ử

F

+ -

- Khi haừm ủoọng naờng toỏc ủoọ n seừ giaỷm daàn, sửực ủieọn ủoọng Eử phaựt ra cuừng giaỷm theo đ Iử giaỷm đ Mẹ giaỷm đ IKT giaỷm đΦgiaỷm Eử phuù thuoọc vửứa Φvửứa n đủửụứng bieồu dieón ủaởc tớnh cụ khi haừm ủoọng naờng tửù kớch tửứ khoõng coứn laứ ủửụứng thaỳng nửừa maứ laứ ủửụứng cong ủi qua goỏc toaù ủoọ