mientayvn.commientayvn.com/dien tu/tai_lieu/dien_dan/khi_cu_thiet_bi_may_moc/thiet... · khi đọc...

Khi đọc qua tài liệu này, nếu phát hiện sai sót hoặc nội dung kém chất lượng

xin hãy thông báo để chúng tôi sửa chữa hoặc thay thế bằng một tài liệu

cùng chủ đề của tác giả khác.

Bạn có thể tham khảo nguồn tài liệu được dịch từ tiếng Anh tại đây:

http://mientayvn.com/Tai_lieu_da_dich.html

Thông tin liên hệ:

Yahoo mail: [email protected]

Gmail: [email protected]

http://mientayvn.com/Tai_lieu_da_dich.html

mailto:[email protected]

mailto:[email protected]

GV: Lê Tiến Dũng. Bộ môn TðH_Khoa ðiện. 7

Ch−¬ng 2Ch−¬ng 2Ch−¬ng 2Ch−¬ng 2 ®Æc tÝnh c¬ vµ çc tr¹ng th¸i lµm viÖc ®Æc tÝnh c¬ vµ çc tr¹ng th¸i lµm viÖc ®Æc tÝnh c¬ vµ çc tr¹ng th¸i lµm viÖc ®Æc tÝnh c¬ vµ çc tr¹ng th¸i lµm viÖc cña ®éng c¬ ®iÖn cña ®éng c¬ ®iÖn cña ®éng c¬ ®iÖn cña ®éng c¬ ®iÖn

2.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt ñộng của ñộng cơ ñiện một chiều

Nh− chóng ta ®· biÕt trong vËt lý, khi ®Æt vµo trong tõ tr−êng mét d©y dÉn vµ cho dßng ®iÖn

ch¹y qua d©y dÉn th× tõ tr−êng sÏ t¸c dông mét tõ lùc vµo dßng ®iÖn (chÝnh lµ vµo d©y dÉn) vµ lµm

d©y dÉn chuyÓn ®éng. ChiÒu cña tõ lùc x¸c ®Þnh theo quy t¾c bµn tay tr¸i.

§éng c¬ ®iÖn nãi chung vµ ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu nãi riªng ho¹t ®éng theo nguyªn t¾c nµy.

Trên hình 2.1 là sơ ñồ nguyên lý hoạt ñộng của ñộng cơ ñiện một chiều. Nó gồm một khung

dây abcd hai ñầu nối với 2 phiến góp, ñặt trong từ trường của nam châm vĩnh cửu N-S, hai chổi

ñiện A và B ñặt cố ñịnh và tỳ sát lên trên 2 phiến góp.

Tại thời ñiểm như ở hình c), vị trí thanh dẫn ab nằm ở nửa trên của trục quay, dòng ñiện từ

mạch ngoài qua chổi than chạy trong thanh dẫn ab có chiều từ a ñến b và lực ñiện từ Fñt xác ñịnh

theo quy tắc bàn tay trái hướng vuông góc với ab như hình vẽ. Vị trí thanh dẫn cd nằm ở nửa dưới

của trục quay, dòng ñiện trong thanh dẫn cd hướng từ c ñến d và lực ñiện từ Fñt như hình vẽ. Cặp

lực ñiện từ trong hai thanh dẫn ab và cd này tạo thành ngẫu lực, tạo ra mômen làm khung dây quay.

Khi khung dây quay ñược ½ vòng, tại thời ñiểm như ở hình d), lúc này vị trí của thanh dẫn cd

nằm ở nửa trên của trục quay, nhờ có cổ góp và chổi than nên chiều của dòng ñiện qua thanh dẫn cd

ñảo chiều chạy từ d ñến c, lực ñiện từ Fñt tác dụng lên thanh dẫn cd ñảo chiều so với nửa chu kỳ

trước ñó. Tương tự, vị trí của thanh dẫn ab lúc này nằm ở nửa dưới của trục quay, dòng ñiện chạy

a) b)

c) d)

Hình 2.1 - Nguyên lý hoạt ñộng của ñộng cơ ñiện một chiều.


từ b ñến a và ñiện từ Fñt tác dụng lên thanh dẫn ab cũng ñảo chiều. Cặp lực Fñt tạo ra mômen làm

khung dây vẫn tiếp tục quay theo chiều cũ.

Như vậy, nhờ có chổi than và cổ góp ñiện nên khi vị trí của khung dây thay ñổi thì chiều dòng

ñiện trong các thanh dẫn cũng thay ñổi ñể chiều của mômen ñiện từ tác dụng lên khung dây không

ñổi, ñảm bảo cho khung dây vẫn quay theo một chiều xác ñịnh.

Ta xét cấu tạo của ñộng cơ ñiện một chiều như hình vẽ.

F

F

S

N

φkt

5

7

3

4

6

2

1

Cấu tạo của ñộng cơ ñiện một chiều gồm 2 phần chính: Phần mạch kích từ (tạo ra từ trường) và

phần quay (rôto).

Từ trường ñược tạo ra nhờ các cuộn dây 5 có dòng ñiện một chiều chạy qua. Các cuộn này gọi

là cuộn dây kích từ và ñược quấn quanh các cực từ 4. Trường hợp như ở hình vẽ, stato 6 của ñộng

cơ có ñặt các cuộn dây kích từ nên stato còn gọi là phần kích từ (hay phần cảm). Từ trường do phần

kích từ tạo ra sẽ tác dụng một từ lực vào các dây dẫn 7 ñặt trong các rãnh của Rôto 3 khi có dòng

ñiện chạy qua. Cuộn dây ñặt trong các rãnh của Rôto gọi là cuộn dây phần ứng. Dòng ñiện ñưa vào

cuộn dây phần ứng qua các chổi than 2 và cổ góp 1. Rôto mang cuộn dây phần ứng nên còn gọi là

phần ứng.

Căn cứ theo cách kích từ cho ñộng cơ ñiện một chiều, người ta phân loại ñộng cơ ñiện một

chiều ra làm các loại:

+ ðộng cơ ñiện một chiều kích từ ñộc lập.

+ ðộng cơ ñiện một chiều kích từ song song.

+ ðộng cơ ñiện một chiều kích từ nối tiếp.

+ ðộng cơ ñiện một chiều kích từ hỗn hợp.

1- Cổ góp ñiện.

2- Chổi than.

3- Rotor.

4- Cực từ.

5- Cuộn dây kích từ.

6- Stato.

7- Cuộn dây phần ứng.

Hình 2.2 - Cấu tạo của ñộng

cơ ñiện một chiều.


2.2 §éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp vµ kÝch tõ song song

2.2.1 Ph−¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ ở chế ñộ xác lập

§éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp: Cuén kÝch tõ ®−îc cÊp ®iÖn tõ nguån mét chiÒu ®éc

lËp víi nguån ®iÖn cÊp cho r«to.

NÕu cuén kÝch tõ vµ cuén d©y phÇn øng ®−îc cÊp ®iÖn bëi cïng mét nguån ®iÖn th× ®éng c¬ lµ

lo¹i kÝch tõ song song. Tr−êng hîp nµy nÕu nguån ®iÖn cã c«ng suÊt rÊt lín so víi c«ng suÊt ®éng

c¬ th× tÝnh chÊt ®éng c¬ sÏ t−¬ng tù nh− ®éng c¬ kÝch tõ ®éc lËp.

Khi ®éng c¬ lµm viÖc, r«to mang cuén d©y phÇn øng quay trong tõ tr−êng cña cuén c¶m nªn

trong cuén øng xuÊt hiÖn mét søc ®iÖn ®éng c¶m øng cã chiÒu ng−îc víi ®iÖn ¸p ®Æt vµo phÇn øng

®éng c¬. Theo s¬ ®å nguyªn lý trªn h×nh 2.3 vµ h×nh 2.4, cã thÓ viÕt ph−¬ng tr×nh c©n b»ng ®iÖn ¸p

cña m¹ch phÇn øng (r«to) nh− sau:

U− = E− + (R− + Rp).I− (2.1)

Trong ®ã:

- U− (V) lµ ®iÖn ¸p phÇn øng ®éng c¬.

- E− (V) lµ søc ®iÖn ®éng phÇn øng ®éng c¬.

- R− (Ω)lµ ®iÖn trë phÇn øng của ñộng cơ.

- Rp (Ω) lµ ®iÖn trë phô nối thêm vào m¹ch phÇn øng ñộng cơ.

- I− lµ dßng ®iÖn phÇn øng ®éng c¬.

R− = r− + rct + rcb + rcp (2.2)

r− - §iÖn trë cuén d©y phÇn øng.

rct - §iÖn trë tiÕp xóc gi÷a chæi than vµ phiÕn gãp.

rcb - §iÖn trë cuén bï.

rcp - §iÖn trë cuén cùc tõ phô.

Søc ®iÖn ®éng phÇn øng tû lÖ víi tèc ®é quay cña r«to:

E− =p.N

2πφ ω φ ω

aK⋅ ⋅ = ⋅ (2.3)

Hình 2.3 - Sơ ñồ nguyên lý ñộng

cơ ñiện một chiều kích từ ñộc lập.

Hình 2.4 - Sơ ñồ nguyên lý ñộng

cơ ñiện một chiều kích từ song song.


Kp N

a=

.

2π lµ hÖ sè kÕt cÊu cña ®éng c¬.

φ - Tõ th«ng qua mçi cùc tõ.

p - Sè ®«i cùc tõ chÝnh.

N - Sè thanh dÉn t¸c dông cña cuén øng.

a - Sè ®«i m¹ch nh¸nh song song cña cuén d©y phÇn øng.

HoÆc ta cã thÓ viÕt:

E− = Keφ.n (2.4)

Vµ: ωπ

= =2

60 9 55

n n

,

VËy: Ke = K/ 9,55 = 0,105K

Nhê lùc tõ tr−êng t¸c dông vµo d©y dÉn phÇn øng khi cã dßng ®iÖn, r«to quay d−íi t¸c dông

cña m«men ®iÖn tõ:

M®t = K.φ.I− (2.5)

Tõ hÖ 2 ph−¬ng tr×nh (2.1) vµ (2.3) ta cã thÓ rót ra ®−îc ph−¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ ®iÖn biÓu thÞ

mèi quan hÖ ω = f(I) cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp nh− sau:

−

−− IK

RR

K

U p

φφω

+−= (2.6)

Tõ ph−¬ng tr×nh (2.5) rót ra I− thay vµo ph−¬ng tr×nh (2.6) ta ®−îc:

dt

puu MK

RR

K

U2)( φφ

ω+

−= (2.7)

NÕu bá qua c¸c tæn thÊt c¬ vµ tæn thÊt thÐp th× m«men c¬ trªn trôc ®éng c¬ b»ng m«men ®iÖn

tõ, ta ký hiÖu lµ M. NghÜa lµ: Mc¬ = M®t = M.

Ta cã ph−¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ biÓu thÞ mèi quan hÖ ω = f(M) cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu

kÝch tõ ®éc lËp nh− sau:

MK

RR

K

U p

2)(

−−

φφω

+−= (2.8)

Cã thÓ biÓu diÔn ®Æc tÝnh c¬ d−íi d¹ng kh¸c:

ω = ω0 - ∆ω (2.9)

Trong ®ã: ωφ0 =

U

K− gäi lµ tèc ®é kh«ng t¶i lý t−ëng.

MK

RR p

2)(

−

φω

+=∆ gäi lµ ®é sôt tèc ®é


Ph−¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ (2.8) cã d¹ng hµm bËc nhÊt y = B + Ax, nªn ®−êng biÓu diÔn trªn hÖ

täa ®é M0ω lµ mét ®−êng th¼ng víi ®é dèc ©m. §−êng ®Æc tÝnh c¬ c¾t trôc tung 0ω t¹i ®iÓm cã tung

®é: ωφ0 =

U

K− . Tèc ®é ω0 ®−îc gäi lµ tèc ®é kh«ng t¶i lý t−ëng khi kh«ng cã lùc c¶n nµo c¶. §ã lµ

tèc ®é lín nhÊt cña ®éng c¬ mµ thực tế kh«ng thÓ ®¹t ®−îc ë chÕ ®é ®éng c¬ v× kh«ng bao giê x¶y

ra tr−êng hîp MC = 0.

ω

0M

ω =U

K.φο

Khi phô t¶i t¨ng dÇn tõ MC = 0 ®Õn MC = M®m th× tèc ®é ®éng c¬ gi¶m dÇn tõ ω0 ®Õn ω®m.

§iÓm A(M®m,ω®m) gäi lµ ®iÓm ®Þnh møc.

Râ rµng ®−êng ®Æc tÝnh c¬ cã thÓ vÏ ®−îc tõ 2 ®iÓm ω0 vµ A. §iÓm c¾t cña ®Æc tÝnh c¬ víi trôc

hoµnh 0M cã tung ®é ω = 0 vµ cã hoµnh ®é suy tõ ph−¬ng tr×nh (2.7):

M = Mnm = Kφ®m

−R

Udm = Kφ®m.Inm (2.9)

o

M0

ω

ω

Aω ®m

M®m Mnm

M«men Mnm vµ Inm gäi lµ m«men ng¾n m¹ch vµ dßng ®iÖn ng¾n m¹ch. §ã lµ gi¸ trÞ m«men

lín nhÊt vµ dßng ®iÖn lín nhÊt cña ®éng c¬ khi ®−îc cÊp ®iÖn ®Çy ®ñ mµ tèc ®é b»ng 0. Tr−êng hîp

nµy x¶y ra khi b¾t ®Çu më m¸y vµ khi ®éng c¬ ®ang ch¹y mµ bÞ dõng l¹i v× bÞ kÑt hoÆc t¶i lín qu¸

kÐo kh«ng ®−îc. Dßng ®iÖn Inm nµy lín vµ th−êng b»ng:

H×nh 2.5 - §Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp

H×nh 2.6 - §Æc tÝnh c¬ tù nhiªn cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp


Inm = (10 ÷ 20)I®m

Nã cã thÓ g©y ch¸y háng ®éng c¬ nÕu hiÖn t−îng tån t¹i kÐo dµi.

2.2.2 ¶nh h−ëng cña çc th«ng sè ®iÖn ®èi víi ®Æc tÝnh c¬

Ph−¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ (2.8) cho thÊy, ®−êng ®Æc tÝnh c¬ bËc nhÊt ω = f(M) phô thuéc vµo çc

hÖ sè cña ph−¬ng tr×nh, trong ®ã cã chøa çc th«ng sè ®iÖn U, Rp vµ φ. Ta lÇn l−ît xÐt ¶nh h−ëng

cña tõng th«ng sè nµy.

1. Tr−êng hîp thay ®æi ®iÖn trë phô m¹ch phÇn øng

V× ®iÖn trë tæng cña m¹ch phÇn øng: R−Σ = R− + R−f nªn ®iÖn trë m¹ch phÇn øng chØ cã thÓ thay

®æi vÒ phÝa t¨ng R−f.

U− = const ; R−f = var; φφφφ = const

Tr−êng hîp nµy, tèc ®é kh«ng t¶i gi÷ nguyªn:

ω0 = φKU − = const

Cßn ®é dèc cña ®Æc tÝnh c¬ thay ®æi tû lÖ thuËn theo R−Σ

- 2)(

−−

φK

RR f+ = var

Nh− vËy, khi t¨ng ®iÖn trë R−f trong m¹ch phÇn øng, ta ®−îc mét hä çc ®−êng ®Æc tÝnh c¬ nh©n

t¹o cïng ®i qua ®iÓm (0,ω0).

uR

ω o

M0

ω

c.®mM

TN

R + Ru p1

p2uR + R

p3R + Ru

Rp1 p2R p3R0

2. Tr−êng hîp thay ®æi ®iÖn ¸p phÇn øng

V× ®iÖn ¸p phÇn øng kh«ng thÓ v−ît qu¸ gi¸ trÞ ®Þnh møc nªn ta chØ cã thÓ thay ®æi vÒ phÝa

gi¶m.

U− biÕn ®æi; Rp = const; φφφφ = const

Trong ph−¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬, ta thÊy ®é dèc ®Æc tÝnh c¬ kh«ng thay ®æi:

- 2)(

−

φK

RR p+ = const

Tèc ®é kh«ng t¶i lý t−ëng ω0 thay ®æi tû lÖ thuËn víi ®iÖn ¸p:

H×nh 2.7 - Hä ®Æc tÝnh c¬ nh©n t¹o cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp khi t¨ng ®iÖn trë phô trong m¹ch phÇn øng.


ω0 = φKU − = var

Nh− vËy khi thay ®æi ®iÖn ¸p phÇn øng ta ®−îc mét hä c¸c ®−êng ®Æc tÝnh c¬ song song víi

®−êng ®Æc tÝnh c¬ tù nhiªn vµ thÊp h¬n ®−êng ®Æc tÝnh c¬ tù nhiªn.

ω

0M

oω

®mU

U1

U2

3U

ω 1

2ω

3ω

TN

3. Tr−êng hîp thay ®æi tõ th«ng kÝch tõ

U− = const ; R−f = const; φφφφ = var

§Ó thay ®æi tõ th«ng φ, ta ph¶i thay ®æi dßng ®iÖn kÝch tõ nhê biÕn trë Rkt m¾c ë m¹ch kÝch tõ

cña ®éng c¬. V× chØ cã thÓ t¨ng ®iÖn trë m¹ch kÝch tõ nhê Rkt nªn tõ th«ng kÝch tõ chØ cã thÓ thay

®æi vÒ phÝa gi¶m so víi tõ th«ng ®Þnh møc.

Tr−êng hîp nµy, c¶ tèc ®é kh«ng t¶i lý t−ëng vµ ®é dèc ®Æc tÝnh c¬ ®Òu thay ®æi.

ω0 = φKU − = var

- 2)(

−−

φK

RR f+ = var

Khi ®iÒu chØnh gi¶m tõ th«ng kÝch tõ, tèc ®é kh«ng t¶i lý t−ëng ω0 t¨ng, cßn ®é cøng ®Æc tÝnh

c¬ th× gi¶m m¹nh. Hä ®Æc tÝnh c¬ nh©n t¹o thu ®−îc nh− h×nh 2.7.

TN

ω

0M

oω

3ω

2ω

1ω

φ 12φ 3φ

φ ®m

H×nh 2.6 - Hä ®Æc tÝnh c¬ nh©n t¹o cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp khi gi¶m ®iÖn ¸p phÇn øng

H×nh 2.9 - Hä ®Æc tÝnh c¬ nh©n t¹o cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp khi gi¶m tõ th«ng kÝch tõ.


2.2.3 Më m¸y (khëi ®éng) ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp

NÕu khëi ®éng ®éng c¬ §M®l b»ng ph−¬ng ph¸p ®ãng trùc tiÕp th× ban ®Çu tèc ®é ®éng c¬ cßn

b»ng 0 nªn dßng khëi ®éng ban ®Çu rÊt lín (Inm = U®m/R− ≈ 10÷20I®m).

Nh− vËy nã ®èt nãng m¹nh ®éng c¬ vµ g©y sôt ¸p l−íi ®iÖn. HoÆc lµm cho sù chuyÓn m¹ch

khã kh¨n, hoÆc m«men më m¸y qu¸ lín sÏ t¹o ra çc xung lùc ®éng lµm hÖ truyÒn ®éng bÞ giËt, l¾c,

kh«ng tèt vÒ mÆt c¬ häc, h¹i m¸y vµ cã thÓ g©y nguy hiÓm nh−: g·y trôc, vì b¸nh r¨ng, ®øt çp, ®øt

xÝch... T×nh tr¹ng cµng xÊu h¬n nÕu nh− hÖ T§§ th−êng xuyªn ph¶i më m¸y, ®¶o chiÒu, h·m ®iÖn

nh− ë m¸y çn ®¶o chiÒu, cÇn trôc, thang m¸y...

§Ó ®¶m b¶o an toµn cho m¸y, th−êng chän:

Ik®b® = Inm ≤ Icp = 2,5I®m

Muèn thÕ, ng−êi ta th−êng ®−a thªm ®iÖn trë phô vµo m¹ch phÇn øng ngay khi b¾t ®Çu khëi

®éng, vµ sau ®ã th× lo¹i dÇn chóng ra ®Ó ®−a tèc ®é ®éng c¬ lªn x¸c lËp.

Ik®b® = Inm = U

R Rm

f

®

− −

+

= (2÷2,5)I®m ≤ Icp (2.10)

Trong qu¸ tr×nh më m¸y, tèc ®é ®éng c¬ ω t¨ng dÇn, søc ®iÖn ®éng cña ®éng c¬ E−=K.φ.ω

còng t¨ng dÇn vµ dßng ®iÖn ®éng c¬ bÞ gi¶m:

I = pRR

EU

+

−

−

− (2.11)

do ®ã m«men ®éng c¬ còng gi¶m.

NÕu cø gi÷ nguyªn Rp trong m¹ch phÇn øng th× khi tèc ®é t¨ng theo ®−êng ®Æc tÝnh 1 tíi ®iÓm

B, m«men ®éng c¬ gi¶m tõ m«men Mmm xuèng b»ng m«men c¶n Mc, ®éng c¬ sÏ quay æn ®Þnh víi

tèc ®é thÊp ωb. Do vËy, khi m«men gi¶m ®i mét møc nµo ®ã (ch¼ng h¹n M2) th× ph¶i c¾t dÇn ®iÖn

trë phô ®Ó ®éng c¬ tiÕp tôc qu¸ tr×nh më m¸y cho ®Õn ®iÓm lµm viÖc A trªn ®−êng ®Æc tÝnh tù nhiªn.

Khi b¾t ®Çu cÊp ®iÖn cho ®éng c¬ víi toµn bé ®iÖn trë khëi ®éng, m«men ban ®Çu cña ®éng c¬

sÏ cã gi¸ trÞ lµ Mmm. M«men nµy lín h¬n m«men c¶n tÜnh Mc do ®ã ®éng c¬ b¾t ®Çu ®−îc gia tèc.

Tèc ®é cµng t¨ng lªn th× m«men ®éng c¬ cµng gi¶m xuèng theo ®−êng cong ab. Trong qu¸ tr×nh ®ã

m«men ®éng (chªnh lÖch gi÷a m«men ®éng c¬ vµ m«men c¶n: ∆M = M§ - MC) gi¶m dÇn nªn hiÖu

qu¶ gia tèc còng gi¶m theo. §Õn mét tèc ®é nµo ®ã, øng víi ®iÓm b, tiÕp ®iÓm 1G ®ãng l¹i, mét

®o¹n ®iÖn trë khëi ®éng bÞ nèi t¾t. Vµ ngay t¹i tèc ®é ®ã, ®éng c¬ chuyÓn sang lµm viÖc ë ®iÓm c

trªn ®−êng ®Æc tÝnh c¬ thø 2. M«men ®éng c¬ l¹i t¨ng lªn, gia tèc lín h¬n vµ sau ®ã gia tèc l¹i gi¶m

dÇn khi tèc ®é t¨ng, m«men ®éng c¬ gi¶m dÇn theo ®−êng cong cd. TiÕp theo qu¸ tr×nh l¹i x¶y ra

t−¬ng tù nh− vËy: sau khi ®ãng tiÕp ®iÓm 2G m«men ®éng c¬ gi¶m theo ®−êng ef vµ ®Õn ®iÓm f tiÕp

®iÓm 3G ®ãng l¹i th× ®éng c¬ chuyÓn sang lµm viÖc trªn ®Æc tÝnh c¬ tù nhiªn.


kt KT§

Iu E

§

I

+

p1R

-

Rp2 p3R

1G 2G 3G

0cM

oω TN

ω

M

M1 Mmm

a

b c

d e

f

A

1G

1G, 2G

1G, 2G, 3G

1

2

3

0

M, n

t

M1

mmM

Mc

a

a

b

b

c

c

d

d

e

e

f

f

g

g

gn

2.2.4 §¶o chiÒu quay ®éng c¬

ChiÒu tõ lùc t¸c dông vµo dßng ®iÖn ®−îc x¸c ®Þnh theo quy t¾c bµn tay tr¸i. Khi ®¶o chiÒu tõ

th«ng hay ®¶o chiÒu dßng ®iÖn th× tõ lùc cã chiÒu ng−îc l¹i. VËy muèn ®¶o chiÒu quay cña ®éng c¬

®iÖn mét chiÒu ta cã thÓ thùc hiÖn mét trong hai c¸ch:

- HoÆc ®¶o chiÒu tõ th«ng (b»ng c¸ch ®¶o chiÒu dßng ®iÖn kÝch tõ).

- HoÆc ®¶o chiÒu dßng ®iÖn phÇn øng.

I

I+

u E

§

KT§kt

R p

Rkt

-

u IE

+

KT§

§pR

-

Rkt

Ikt

H×nh 2.10b,c - §Æc tÝnh c¬ lóc më m¸y ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp qua 3 cÊp ®iÖn trë.

H×nh 2.11 - S¬ ®å nèi d©y ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp khi ®¶o chiÒu tõ th«ng hoÆc khi ®¶o chiÒu dßng ®iÖn phÇn øng

H×nh 2.10a - S¬ ®å më m¸y ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp qua 3 cÊp ®iÖn trë


§−êng ®Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ khi quay thuËn vµ quay ng−îc lµ ®èi xøng nhau qua gèc täa ®é.

o

0

ω

ω

M

− ωo

§

§

ω

ω

Ph−¬ng ph¸p ®¶o chiÒu tõ th«ng thùc hiÖn nhÑ nhµng v× m¹ch tõ th«ng cã c«ng suÊt nhá h¬n

m¹ch phÇn øng. Tuy vËy, v× cuén kÝch tõ cã sè vßng d©y lín, hÖ sè tù c¶m lín, do ®ã thêi gian ®¶o

chiÒu t¨ng lªn. Ngoµi ra, dïng ph−¬ng ph¸p ®¶o chiÒu tõ th«ng th× tõ th«ng qua trÞ sè 0 cã thÓ lµm

tèc ®é ®éng c¬ t¨ng qu¸ cao.

2.3 §éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ nèi tiÕp

2.3.1 Ph−¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬

§éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ nèi tiÕp cã cuén kÝch tõ m¾c nèi tiÕp víi cuén d©y phÇn øng

nh− s¬ ®å nguyªn lý ë h×nh 2.13.

E

II

+

KT§

u kt

§pR

-

Víi c¸ch m¾c nèi tiÕp, dßng ®iÖn kÝch tõ b»ng dßng ®iÖn phÇn øng Ikt = I− nªn cuén d©y kÝch tõ

nèi tiÕp cã tiÕt diÖn d©y lín vµ sè vßng d©y Ýt. Tõ th«ng cña ®éng c¬ phô thuéc vµo dßng ®iÖn phÇn

øng, tøc lµ phô thuéc vµo t¶i:

φ = K'.I−

Trong ®ã K' lµ hÖ sè phô thuéc vµo cÊu t¹o cña cuén d©y kÝch tõ. Ph−¬ng tr×nh trªn chØ ®óng khi

m¹ch tõ kh«ng b·o hoµ tõ vµ khi dßng ®iÖn I− < (0,8÷0,9)I®m. TiÕp tôc t¨ng I− th× tèc ®é t¨ng tõ th«ng

φ chËm h¬n tèc ®é t¨ng I− råi sau ®ã khi t¶i lín (I− > I®m) th× cã thÓ coi φ=const v× m¹ch tõ ®· bÞ b·o

hßa.

H×nh 2.12 - §Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp khi ®¶o chiÒu quay

H×nh 2.13 - S¬ ®å nguyªn lý ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ nèi tiÕp


φ

0I

XuÊt ph¸t tõ c¸c ph−¬ng tr×nh c¬ b¶n cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu nãi chung:

U− = E− + (R− + R−f).I−

E− = K.φ.ω

M = K.φ.I− = K.K'.2

−I (2.12)

Ta cã thÓ t×m ®−îc ph−¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ nèi tiÕp:

'..'.

−

KK

R

MKK

U ∑−=ω (2.13)

§å thÞ ®−êng ®Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ nèi tiÕp lµ mét ®−êng hyperbol.

ω

0

ω

M

®m

C. ®m

M

A

Thùc tÕ, ®éng c¬ th−êng ®−îc thiÕt kÕ ®Ó lµm viÖc víi m¹ch tõ b¶o hßa ë vïng t¶i ®Þnh møc. Do

vËy, khi t¶i nhá, ®Æc tÝnh c¬ cã d¹ng ®−êng hypecbol bËc 2 vµ mÒm, cßn khi t¶i lín (trªn ®Þnh møc)

®Æc tÝnh cã d¹ng gÇn th¼ng vµ cøng h¬n v× m¹ch tõ ®· b¶o hßa (φ = const).

Khi MC = 0 (I− = 0), theo ph−¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ (2.13) th× trÞ sè ω sÏ v« cïng lín. Thùc tÕ do

cã lùc ma s¸t ë cæ trôc ®éng c¬ vµ m¹ch tõ khi Ikt = 0 vÉn cßn cã tõ d− (φd− ≠ 0) nªn khi kh«ng t¶i

MC ≈ 0, tèc ®é ®éng c¬ lóc ®ã sÏ lµ:

−dK

U

φω =0 (2.14)

H×nh 2.14 - Sù phô thuéc gi÷a tõ th«ng vµ dßng phÇn øng (còng lµ dßng kÝch tõ) ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ nèi tiÕp

H×nh 2.15 - §Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ nèi tiÕp.


Tèc ®é nµy kh«ng ph¶i lín v« cïng nh−ng do tõ d− φd− nhá nªn ω0 còng lín h¬n nhiÒu so víi trÞ

sè dÞnh møc (5÷6)ω®m vµ cã thÓ g©y h¹i vµ nguy hiÓm cho hÖ T§§. V× vËy kh«ng ®−îc ®Ó ®éng c¬

mét chiÒu kÝch tõ nèi tiÕp lµm viÖc ë chÕ ®é kh«ng t¶i hoÆc r¬i vµo t×nh tr¹ng kh«ng t¶i. Kh«ng

dïng ®éng c¬ mét chiÒu kÝch tõ nèi tiÕp víi c¸c bé truyÒn ®ai hoÆc ly hîp ma s¸t... Th«ng th−êng,

t¶i tèi thiÓu cña ®éng c¬ lµ kho¶ng (10÷20)% ®Þnh møc. ChØ nh÷ng ®éng c¬ c«ng suÊt rÊt nhá (vµi

chôc Watt) míi cã thÓ cho phÐp ch¹y kh«ng t¶i.


ë ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ nèi tiÕp, dßng ®iÖn phÇn øng còng lµ dßng ®iÖn kÝch tõ nªn

kh¶ n¨ng t¶i cña ®éng c¬ hÇu nh− kh«ng bÞ ¶nh h−ëng bëi ®iÖn ¸p.

Ph−¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ ω = f(M) (2.13) cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ nèi tiÕp cho thÊy

®Æc tÝch c¬ bÞ ¶nh h−ëng bëi ®iÖn trë m¹ch ®éng c¬ (m¹ch phÇn øng vµ còng lµ m¹ch kÝch tõ).

§Æc tÝnh c¬ tù nhiªn cao nhÊt øng víi ®iÖn trë phô R−f = 0. C¸c ®Æc tÝnh c¬ nh©n t¹o øng víi R−f

≠ 0. §Æc tÝnh cµng thÊp khi R−f cµng lín.

0

ω

M

R =0p

Rp1

p2R Mmm

p1Rp2R Rp

TN

TrÞ sè Mmm suy tõ ph−¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ khi cho ω = 0

2

2

nmmm IKKR

UKKM '..'.

−

=

= (2.15)

Trong ®ã:

−R

UInm =

2.3.3 Më m¸y (khëi ®éng) ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ nèi tiÕp

Lóc më m¸y ®éng c¬, ph¶i ®−a thªm ®iÖn trë më m¸y vµo m¹ch ®éng c¬ ®Ó h¹n chÕ dßng ®iÖn

më m¸y kh«ng ®−îc v−ît qu¸ giíi h¹n 2,5I®m. Trong qu¸ tr×nh ®éng c¬ t¨ng tèc, ph¶i c¾t dÇn ®iÖn

trë më m¸y vµ khi kÕt thóc qu¸ tr×nh më m¸y, ®éng c¬ sÏ lµm viÖc trªn ®−êng ®Æc tÝnh c¬ tù nhiªn

kh«ng cã ®iÖn trë më m¸y.

H×nh 2.16 - ¶nh h−ëng cña ®iÖn trë m¹ch phÇn øng tíi ®Æc tÝnh c¬ ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ nèi tiÕp.


0

ω

M

A

mmMM 2MC

ω A

E

+u I

KT§

kt§

I

1R

-

2R

2KK1

ab cd e

21

TN

ω 1ω 2

Khi ®éng c¬ ®−îc cÊp ®iÖn, c¸c tiÕp ®iÓm K1 vµ K2 më ®Ó nèi c¸c ®iÖn trë R1 vµ R2 vµo m¹ch

®éng c¬. Dßng ®iÖn qua ®éng c¬ ®−îc h¹n chÕ trong giíi h¹n cho phÐp øng víi m«men më m¸y:

Mmm = M1 = (2÷2,5)M®m

§éng c¬ b¾t ®Çu t¨ng tèc theo ®Æc tÝnh c¬ 1 tõ ®iÓm a ®Õn ®iÓm b. Cïng víi qu¸ tr×nh t¨ng tèc,

m«men ®éng c¬ gi¶m dÇn. Tíi ®iÓm b, tèc ®é ®éng c¬ lµ ω2 vµ m«men lµ M2=(1,1÷1,3)M®m th× tiÕp

®iÓm K2 ®ãng, c¾t ®iÖn trë më m¸y R2 ra khái m¹ch ®éng c¬. §éng c¬ chuyÓn tõ ®Æc tÝnh c¬ 2 sang

lµm viÖc t¹i ®iÓm c trªn ®Æc tÝnh c¬ 1. Thêi gian chuyÓn ®Æc tÝnh v« cïng ng¾n nªn tèc ®é ®éng c¬

coi nh− gi÷ nguyªn hay nói cách khác tại thời ñiểm chuyển ñổi ñặc tính tốc ñộ ñộng cơ chưa kịp

thay ñổi do quán tính. §o¹n bc song song víi trôc hoµnh OM. Lóc nµy m«men ®éng c¬ l¹i t¨ng tõ

M2 lªn M1, ®éng c¬ tiÕp tôc t¨ng tèc nhanh theo ®Æc tÝnh c¬ 1. Khi m«men ®éng c¬ gi¶m xuèng cßn

M2 (øng víi tèc ®é ω1) th× ®iÖn trë më m¸y R1 cßn l¹i ®−îc c¾t nèt ra khái m¹ch ®éng c¬ nhê ®ãng

tiÕp ®iÓm K1. §éng c¬ chuyÓn sang lµm viÖc t¹i ®iÓm e trªn ®Æc tÝnh c¬ tù nhiªn vµ l¹i t¨ng tèc theo

®Æc tÝnh nµy tíi lµm viÖc t¹i ®iÓm A. T¹i ®©y, m«men ®éng c¬ M§ c©n b»ng víi m«men c¶n MC nªn

®éng c¬ sÏ quay víi tèc ®é æn ®Þnh ωA.

2.3.4 §¶o chiÒu quay ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ nèi tiÕp

Còng nh− ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ song song, ®éng c¬ mét chiÒu kÝch tõ nèi tiÕp sÏ ®¶o

chiÒu quay khi ®¶o chiÒu dßng ®iÖn phÇn øng.

E

+u I

KT§

kt§

I

pR

-

+-

ω

M

pR

Rp

TN

TN

0

§ ω

§ ω

H×nh 2.17 - S¬ ®å më m¸y ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ nèi tiÕp qua 2 cÊp ®iÖn trë phô.

H×nh 2.18 - §¶o chiÒu quay ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ nèi tiÕp.


2.4 Çc tr¹ng th¸i h·m cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu

H·m mét hÖ T§§ nh»m ®¹t ®−îc mét trong çc môc ®Ých sau:

- Dõng hÖ T§§.

- Gi÷ hÖ thèng ®øng yªn khi hÖ thèng ®ang chÞu mét lùc cã xu h−íng g©y chuyÓn ®éng.

- Gi¶m tèc hÖ T§§.

- Gh×m cho hÖ T§§ lµm viÖc víi tèc ®é æn ®Þnh. VÝ dô: gi÷ tèc ®é ®Òu khi xe ®iÖn xuèng dèc,

khi h¹ xe kÝp t¶i liÖu, khi h¹ vËt cÈu ë cÇn trôc...).

§Ó h·m mét hÖ T§§, cã thÓ b»ng hai ph−¬ng ph¸p: H·m theo ph−¬ng ph¸p c¬ hoÆc h·m theo

ph−¬ng ph¸p ®iÖn (h·m ®iÖn). H·m theo ph−¬ng ph¸p c¬ lµ dïng phanh c¬ hoÆc ®iÖn - c¬. Phanh

®iÖn - c¬ th−êng ®Æt ë cæ trôc ®éng c¬ vµ cã nhiÒu kiÓu, nhiÒu lo¹i nh−ng nguyªn t¾c ho¹t ®éng cña

chóng t−¬ng tù nhau. §ã lµ khi cÊp ®iÖn cho ®éng c¬ ch¹y th× cuén phanh còng ®−îc cÊp ®iÖn vµ cæ

trôc ®éng c¬ ®−îc níi láng. Khi c¾t ®iÖn ®Ó ®éng c¬ dõng th× cuén phanh còng mÊt ®iÖn vµ cæ trôc

®éng c¬ bÞ Ðp chÆt. Víi çch h·m b»ng ph−¬ng ph¸p c¬ th× khã ®¹t ®−îc c¶ 4 môc ®Ých nªu trªn (2

môc ®Ých sau cïng khã thùc hiÖn).

Tr¹ng th¸i h·m ®iÖn cña ®éng c¬ lµ tr¹ng th¸i ®éng c¬ sinh ra m«men ®iÖn tõ ng−îc víi chiÒu

quay cña r«to. Ph−¬ng ph¸p h·m ®iÖn tá ra rÊt cã hiÖu lùc trong tÊt c¶ çc môc ®Ých nªu trªn. Khi

h·m ®iÖn, trôc ®éng c¬ kh«ng bÞ phÇn tö nµo tú vµo c¶ mµ chØ cã m«men ®iÖn tõ t¸c dông vµo r«to

®éng c¬ ®Ó c¶n l¹i chuyÓn ®éng quay mµ r«to ®ang cã.

§éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp cã 3 tr¹ng th¸i h·m ®iÖn:

- H·m t¸i sinh (H·m cã hoµn tr¶ n¨ng l−îng vÒ l−íi).

- H·m ng−îc.

- H·m ®éng n¨ng.

§Æc ®iÓm chung cña c¶ 3 tr¹ng th¸i h·m ®iÖn lµ ®éng c¬ ®Òu lµm viÖc ë chÕ ®é m¸y ph¸t, biÕn

c¬ n¨ng mµ hÖ T§§ ®ang cã qua ®éng c¬ thµnh ®iÖn n¨ng ®Ó hoÆc hoµn tr¶ vÒ l−íi (h·m t¸i sinh)

hoÆc tiªu thô thµnh d¹ng nhiÖt trªn ®iÖn trë h·m (h·m ng−îc, h·m ®éng n¨ng). M«men ®Ó quay

®éng c¬ ë chÕ ®é m¸y ph¸t sÏ lµ m«men h·m ®èi víi hÖ T§§.

2.4.1 H·m t¸i sinh

H·m t¸i sinh x¶y ra khi tèc ®é quay cña ®éng c¬ lín h¬n tèc ®é kh«ng t¶i lý t−ëng (ω>ω0).

Khi h·m t¸i sinh: E− > U−, ®éng c¬ lµm viÖc nh− mét m¸y ph¸t song song víi l−íi vµ tr¶ n¨ng l−îng

vÒ nguån, lóc nµy th× dßng h·m vµ m«men h·m ®· ®æi chiÒu so víi chÕ ®é ®éng c¬:

IU E

R

K K

RM K I

h

h h

=−

=−

<

= <

− −

φω φω

φ

0 0

0 (2.16)

Trong tr¹ng th¸i h·m t¸i sinh, tèc ®é cña ®éng c¬ cµng t¨ng trªn tèc ®é c¬ b¶n, trÞ sè m«men

h·m cµng lín dÇn lªn cho ®Õn khi c©n b»ng víi m«men phô t¶i cña c¬ cÊu s¶n xuÊt th× hÖ thèng lµm

viÖc æn ®Þnh víi tèc ®é ω«® > ω0.

§−êng ®Æc tÝnh c¬ ë tr¹ng th¸i h·m t¸i sinh n»m trong gãc phÇn t− thø II vµ thø IV cña mÆt

ph¼ng täa ®é.

Trong tr¹ng th¸i h·m t¸i sinh, dßng ®iÖn h·m ®æi chiÒu vµ c«ng suÊt ®−îc ®−a tr¶ vÒ l−íi ®iÖn

cã gi¸ trÞ P = (E-U)I. §©y lµ ph−¬ng ph¸p h·m kinh tÕ nhÊt v× ®éng c¬ sinh ra ®iÖn n¨ng h÷u Ých.


0

ω

M

ωo

ω«®

UE

I

U

I

E

M C

Trong thùc tÕ, c¬ cÊu n©ng h¹ cña cÇu trôc, thang m¸y, th× khi n©ng t¶i, ®éng c¬ truyÒn ®éng

th−êng lµm viÖc ë chÕ ®é ®éng c¬ (®iÓm A). Khi h¹ t¶i, ta ®¶o chiÒu ®iÖn ¸p phÇn øng ®Æt vµo ®éng

c¬. NÕu m«men do träng t¶i g©y ra lín h¬n m«men ma s¸t trong c¸c bé phËn chuyÓn ®éng cña c¬

cÊu, ®éng c¬ sÏ lµm viÖc ë chÕ ®é h·m t¸i sinh. §Ó h¹n chÕ dßng khëi ®éng ta ®ãng thªm ®iÖn trë

phô vµo m¹ch phÇn øng. Tèc ®é ®éng c¬ t¨ng dÇn lªn, khi tèc ®é ®éng c¬ gÇn ®¹t tíi gi¸ trÞ ω0 ta c¾t

®iÖn trë phô (®iÓm c), ®éng c¬ t¨ng tèc ®é trªn ®−êng ®Æc tÝnh tù nhiªn (®o¹n cB). Khi tèc ®é v−ît

qu¸ ω > ω0 th× m«men ®iÖn tõ cña ®éng c¬ ®æi dÊu trë thµnh m«men h·m. §Õn ®iÓm B th× m«men

Mh = MC, t¶i träng ®−îc h¹ víi tèc ®é æn ®Þnh ω«® trong tr¹ng th¸i h·m t¸i sinh.

M0 C

ω

ωo

M

«®ω

Mk®

−ωo

AM

M

c

M

M

N©ng t¶i

H¹ t¶i

c

B

c

d

H×nh 2.19 - §Æc tÝnh c¬ h·m t¸i sinh ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp.

H×nh 2.20 - §Æc tÝnh h·m t¸i sinh khi h¹ t¶i träng cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ nèi tiÕp.


2.4.2 H·m ng−îc

H·m ng−îc lµ tr¹ng th¸i cña ®éng c¬ khi m«men h·m cña ®éng c¬ ng−îc chiÒu víi tèc ®é

quay (M↑↓ω). M«men h·m sinh ra bëi ®éng c¬ khi ®ã chèng l¹i chiÒu quay cña c¬ cÊu s¶n xuÊt.

H·m ng−îc cã hai tr−êng hîp:

a) §−a ®iÖn trë phô lín vµo m¹ch phÇn øng:

§éng c¬ ®ang lµm viÖc nâng tải ë ®iÓm a, ñể hạ tải ta ®−a thªm Rp lín vµo m¹ch phÇn øng th×

®éng c¬ sÏ chuyÓn sang ®iÓm b trªn ®Æc tÝnh biÕn trë. T¹i ®iÓm b m«men do ®éng c¬ sinh ra nhá

h¬n m«men c¶n nªn ®éng c¬ gi¶m tèc ®é nh−ng t¶i vÉn theo chiÒu n©ng lªn. §Õn ®iÓm c v× m«men

®éng c¬ nhá h¬n m«men t¶i nªn d−íi t¸c ®éng cña t¶i träng, ®éng c¬ quay theo chiÒu ng−îc l¹i. T¶i

träng ®−îc h¹ xu«ng víi tèc ®é t¨ng dÇn. §Õn ®iÓm d m«men ®éng c¬ c©n b»ng víi m«men c¶n nªn

hÖ lµm viÖc æn ®Þnh víi tèc ®é h¹ kh«ng ®æi ω«®. §o¹n cd lµ ®o¹n h·m ng−îc, ®éng c¬ lµm viÖc nh−

mét m¸y ph¸t nèi tiÕp víi l−íi ®iÖn, lóc nµy søc ®iÖn ®éng cña ®éng c¬ ®¶o dÊu nªn:

=

+

+=

+

+=

hh

pu

u

pu

uu

h

IKM

RR

KU

RR

EUI

φ

φω

(2.17)

ω

M

H¹ t¶iM

McU

E

I

ωo

«®ω

M C

a

b

c

d

N©ng t¶i

b) H·m ng−îc b»ng c¸ch ®¶o chiÒu ®iÖn ¸p phÇn øng:

§éng c¬ ®ang lµm viÖc ë ®iÓm a, ta ®æi chiÒu ®iÖn ¸p phÇn øng (v× dßng ®¶o chiÒu lín nªn

ph¶i thªm ®iÖn trë phô vµo ®Ó h¹n chÕ) th× ®éng c¬ sÏ chuyÓn sang ®iÓm b, t¹i ®iÓm b m«men ®· ®æi

chiÒu chèng l¹i chiÒu quay cña ®éng c¬ nªn tèc ®é gi¶m theo ®o¹n bc. T¹i c nÕu ta c¾t ®éng c¬ khái

®iÖn ¸p nguån th× ®éng c¬ sÏ dõng l¹i, cßn nÕu kh«ng th× t¹i ®iÓm c m«men ®éng c¬ lín h¬n m«men

c¶n nªn ®éng c¬ sÏ quay ng−îc l¹i vµ sÏ lµm viÖc x¸c lËp ë d nÕu phô t¶i ma s¸t. §o¹n bc lµ ®o¹n

h·m ng−îc, lóc nµy dßng h·m vµ m«men h·m cña ®éng c¬:

H×nh 2.21 - §Æc tÝnh c¬ h·m ng−îc cña §M®l tr−êng hîp ®−a ®iÖn trë phô vµo m¹ch phÇn øng.


IU E

R R

U K

R R

M K I

hf f

h h

=− −

+= −

+

+

= <

− −

− −

−

− −

< 0 φω

φ 0

(2.18)

Ph−¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬:

ωφ φ

=-

-U

K KM − − −fR +R

( )2 (2.19)

aoω

c

ω«®d

McM

ω

Mc

b

−ωo

U

EI

2.4.3 H·m ®éng n¨ng

a) H·m ®éng n¨ng kÝch tõ ®éc lËp:

§éng c¬ ®ang lµm viÖc víi l−íi ®iÖn (®iÓm a), thùc hiÖn c¾t phÇn øng ®éng c¬ ra khái l−íi

®iÖn vµ ®ãng vµo mét ®iÖn trë h·m Rh, do ®éng n¨ng tÝch luü trong ®éng c¬, cho nªn ®éng c¬ vÉn

quay vµ nã lµm viÖc nh− mét m¸y ph¸t biÕn c¬ n¨ng thµnh nhiÖt n¨ng trªn ®iÖn trë h·m vµ ®iÖn trë

phÇn øng.

Ph−¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ khi h·m ®éng n¨ng:

ωφ

= −R +R− h

( )KM 2 (2.20)

T¹i thêi ®iÓm h·m ban ®Çu, tèc ®é h·m ban ®Çu lµ ωh® nªn søc ®iÖn ®éng ban ®Çu, dßng h·m

ban ®Çu vµ m«men h·m ban ®Çu:

E K

IE

R R

K

R R

M K I

hd hd

hdhd

h

hd

h

hd hd

=

= −+

= −+

= <

φω

φω

φ− −

< 0

0

(2.21)

H×nh 2.22 - §Æc tÝnh h·m ng−îc §M®l tr−êng hîp ®¶o chiÒu ®iÖn ¸p phÇn øng.


Trªn ®å thÞ ®Æc tÝnh c¬ h·m ®éng n¨ng ta thÊy r»ng nÕu m«men c¶n lµ ph¶n kh¸ng th× ®éng c¬

sÏ dõng hẳn (çc ®o¹n b10 hoÆc b20), cßn nÕu m«men c¶n lµ thÕ n¨ng th× d−íi t¸c dông cña t¶i sÏ

kÐo ®éng c¬ quay theo chiÒu ng−îc l¹i (0c1 hoÆc 0c2).

a

«®1ω

Mc

ωoω

M

ω«®2

M h®2 M h®1

b2 b1

c1

c2

Rh2Rh1

0

+

kt

§E

Ih

KT§ R

-

Rh

b) H·m ®éng n¨ng tù kÝch tõ:

Nh−îc ®iÓm cña h·m ®éng n¨ng kÝch tõ ®éc lËp lµ nÕu mÊt ®iÖn l−íi th× kh«ng thÓ thùc hiÖn

h·m ®−îc do cuén d©y kÝch tõ vÉn ph¶i nèi víi nguån. Muèn kh¾c phôc nh−îc ®iÓm nµy ng−êi ta

th−êng sö dông ph−¬ng ph¸p h·m ®éng n¨ng tù kÝch tõ.

§éng c¬ ®ang lµm viÖc víi l−íi ®iÖn (®iÓm a), thùc hiÖn c¾t c¶ phÇn øng vµ kÝch tõ cña ®éng

c¬ ra khái l−íi ®iÖn vµ ®ãng vµo mét ®iÖn trë h·m Rh, do ®éng n¨ng tÝch luü trong ®éng c¬, cho nªn

®éng c¬ vÉn quay vµ nã lµm viÖc nh− mét m¸y ph¸t tù kÝch biÕn c¬ n¨ng thµnh nhiÖt n¨ng trªn çc

®iÖn trë.

Ph−¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ khi h·m ®éng n¨ng tù kÝch tõ:

ωφ

= −+

R +R

R

−h

h

.

( )

R

R

KM

kt

kt2 (2.22)

Trªn ®å thÞ ®Æc tÝnh c¬ h·m ®éng n¨ng tù kÝch tõ ta thÊy r»ng trong qu¸ tr×nh h·m, tèc ®é

gi¶m dÇn vµ dßng kÝch tõ còng gi¶m dÇn, do ®ã tõ th«ng cña ®éng c¬ còng gi¶m dÇn vµ lµ hµm cña

tèc ®é, v× vËy çc ®Æc tÝnh c¬ khi h·m ®éng n¨ng tù kÝch tõ gièng nh− ®Æc tÝnh kh«ng t¶i cña m¸y

ph¸t tù kÝch tõ.

H×nh 2.23 - S¬ ®å h·m ®éng n¨ng kÝch tõ ®éc lËp cña §M®l


h®1h®2M M

«®1

«®2ω

ω

0 M

c1

c2

cM

ωb1

R

b2

h2

ω

h1R

oa

KT§

§

R h

h I

E

Ikt

So víi ph−¬ng ph¸p h·m ng−îc, h·m ®éng n¨ng cã hiÖu qu¶ h¬n khi cã cïng tèc ®é h·m ban

®Çu, nhÊt lµ tèn Ýt n¨ng l−îng h¬n.

2.5 §éng c¬ ®iÖn xoay chiÒu ba pha kh«ng ®ång bé (K§B)

2.5.1 CÊu t¹o vµ nguyªn lý ho¹t ®éng

Nh− ®· biÕt trong vËt lý, khi cho dßng ®iÖn 3 pha vµo 3 cuén d©y ®Æt lÖch nhau 1200 trong

kh«ng gian th× tõ tr−êng tæng do 3 cuén d©y t¹o ra lµ mét tõ tr−êng quay. NÕu trong tõ tr−êng quay

nµy cã ®Æt çc thanh dÉn ®iÖn th× tõ tr−êng quay sÏ quÐt qua çc thanh dÉn ®iÖn vµ lµm xuÊt hiÖn

mét søc ®iÖn ®éng c¶m øng trong çc thanh dÉn.

Nèi çc thanh dÉn víi nhau vµ lµm mét trôc quay th× trong çc thanh dÉn sÏ cã dßng ®iÖn (ng¾n

m¹ch) cã chiÒu x¸c ®Þnh theo quy t¾c bµn tay ph¶i. Tõ tr−êng quay l¹i t¸c dông vµo chÝnh dßng c¶m

øng nµy mét tõ lùc cã chiÒu x¸c ®Þnh theo quy t¾c bµn tay tr¸i vµ t¹o ra mét m«men lµm quay lång

trô vµ çc thanh dÉn theo chiÒu quay cña tõ tr−êng quay.

a) b)

H×nh 2.24 - S¬ ®å h·m ®éng n¨ng tù kÝch cña §M®l.

H×nh 2.25 - Nguyên lý từ trường quay của ñộng cơ không ñồng bộ


Tèc ®é quay cña lång trô lu«n nhá h¬n tèc ®é quay cña tõ tr−êng quay. NÕu lång trô quay víi

tèc ®é b»ng tèc ®é cña tõ tr−êng quay th× tõ tr−êng sÏ kh«ng quÐt qua c¸c thanh dÉn n÷a nªn kh«ng

cã dßng ®iÖn c¶m øng vµ m«men quay còng kh«ng cßn. Khi ®ã do m«men c¶n, lång trô sÏ quay

chËm l¹i h¬n tõ tr−êng quay vµ c¸c thanh d½n l¹i bÞ tõ tr−êng quÐt qua, dßng ®iÖn c¶m øng l¹i xuÊt

hiÖn vµ do ®ã l¹i cã m«men quay lµm lång trô tiÕp tôc quay nh−ng víi tèc ®é lu«n nhá h¬n cña tõ

tr−êng quay.

§éng c¬ lµm viÖc trªn nguyªn t¾c nµy nªn ®−îc gäi lµ kh«ng ®ång bé (hay cßn gäi lµ ®éng c¬

dÞ bé).

Cấu tạo của một ñộng cơ không ñồng bộ gồm các phần như hình vẽ:

Cấu tạo của ñộng cơ không ñồng bộ có hai phần chính là Stator và Rotor, ngoài ra còn có nắp

máy, ổ bi, bộ phận thông gió,...

1. Stator

Stator gồm hai bộ phận chính là lõi thép và dây quấn, ngoài ra còn có vỏ máy và nắp máy.

Lõi thép Stator có dạng hình trụ, làm bằng các lá thép kỹ thuật ñiện, ñược dập rãnh bên trong

rồi ghép lại với nhau tạo thành các rãnh theo hướng trục. Lõi thép ñược ép vào trong vỏ máy.

H×nh 2.26 - CÊu t¹o của ®éng c¬ xoay chiÒu ba pha K§B.

1 20Hình 2.27 - Cấu tạo Stator

ñộng cơ KðB.

a) Lá thép stator; b)Lõi thép

stator; c) Dây quấn stator.

(a)

(c)

(b)


Dây quấn stator thường ñược làm bằng các dây ñồng có bọc cách ñiện và ñặt trong các rãnh

của lõi thép.

2. Rotor

Rotor là phần quay gồm lõi thép, dây quấn và trục máy.

Lõi thép rotor gồm các lá thép kỹ thuật ñiện ñược lấy từ phần bên trong của lõi thép

stator ghép lại, mặt ngoài dập rãnh ñể ñặt dây quấn, ở giữa có dập lỗ ñể lắp trục.

Dây quấn rotor của máy ñiện không ñồng bộ có hai kiểu: rotor ngắn mạch còn gọi là rotor lồng

sóc và rotor dây quấn.

Rotor lồng sóc gồm các thanh ñồng hoặc thanh nhôm ñặt trong rãnh và bị ngắn mạch bởi hai

vành ngắn mạch ở hai ñầu. Với ñộng cơ cỡ nhỏ, dây quấn rotor ñược ñúc bằng nhôm nguyên khối

gồm thanh dẫn, vành ngắn mạch, cánh tản nhiệt và cánh quạt làm mát.

Rôto dây quấn cũng quấn giống như dây quấn ba pha stato và có cùng số cực từ như dây quấn

stato. Dây quấn kiểu nầy luôn luôn ñấu sao (Y) và có ba ñầu ra ñấu vào ba vành trượt, gắn vào trục

quay của rôto và cách ñiện với trục. Ba chổi than cố ñịnh và luôn tỳ trên vành trượt nầy ñể dẫn ñiện

vào một biến trở cũng nối sao nằm ngoài ñộng cơ ñể khởi ñộng hoặc ñiều chỉnh tốc ñộ.

C¸c ®¹i l−îng liªn quan ®Õn mạch stator cã chØ sè 1 nh−: U1, I1, R1... vµ c¸c ®¹i l−îng liªn quan

®Õn m¹ch phÇn øng (m¹ch rôtor) cã chØ sè 2 nh−: U2, I2, R2, f2...

Tèc ®é quay cña tõ tr−êng quay phô thuéc vµo sè ®ôi cùc tõ p, sè ®«i cùc tõ cµng lín th× tèc ®é

quay cña tõ tr−êng cµng bÞ gi¶m. Víi cuén c¶m t¹o ra tõ tr−êng cã p ®«i cùc tõ th× tèc ®é quay gi¶m

p lÇn lµ p

f1 (vg/s)

hay: n0 = ,p

f160 (vg/ph) (2.23)

hoÆc: p

fn 100

2

60

2 .. ππω == , (rad/s) (2.24)

Tèc ®é kh«ng ®ång bé n2 cña rotor nhá h¬n tèc ®é ®ång bé n0 vµ sù sai lÖch nµy ®−îc ®¸nh gi¸

qua mét ®¹i l−îng gäi lµ ®é tr−ît s:

Dây quấn stato

(ñấu Y hoặc ∆)

Dây quấn

rôto

(ñấu Y)

Vành

trượt

Chổi

than

Biến trở

khởi

ñộng

a) Rotor lồng sóc. b) Rotor dây quấn.

H×nh 2.28 - Rotor của ®éng c¬ xoay chiÒu ba pha K§B.


0

2

0

20

0

20 1ωω

ωωω

−=−

=−

=n

nns (2.25)

ë chÕ ®é ®éng c¬, ®é tr−ît s cã gi¸ trÞ 0 ≤ s ≤ 1.

Dßng ®iÖn c¶m øng trong cuén d©y rotor còng lµ dßng xoay chiÒu víi tÇn sè x¸c ®Þnh qua tèc

®é t−¬ng ®èi cña rotor ®èi víi tõ tr−êng quay:

f2 = 60

20 ).( nnp − = s.f1 (Hz) (2.26)

Çc ®éng c¬ xoay chiÒu K§B cã cÊu t¹o ®¬n gi¶n, gi¸ thµnh thÊp, vËn hµnh tin cËy h¬n so víi

®éng c¬ mét chiÒu nªn ®−îc sö dông réng r·i h¬n.

2.5.2 Ph−¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬

Khi coi 3 pha ®éng c¬ lµ ®èi xøng, ®−îc cÊp nguån bëi nguån xoay chiÒu h×nh sin 3 pha ®èi

xøng vµ m¹ch tõ ®éng c¬ kh«ng b·o hoµ th× cã thÓ xem xÐt ®éng c¬ qua s¬ ®å thay thÕ 1 pha. ®ã lµ

s¬ ®å ®iÖn mét pha phÝa stator víi çc ®¹i l−îng ®iÖn ë m¹ch r«to ®· quy ®æi vÒ stator.

~

X1 R1

X

R

m

m

X'2

R'2

s

I1I'2

oIU

1ph

Khi cuén d©y stator ®−îc cÊp ®iÖn víi ®iÖn ¸p ®Þnh møc U1ph.®m trªn 1 pha mµ gi÷ yªn rotor

(kh«ng quay th× mçi pha cña cuén d©y rotor sÏ xuÊt hiÖn mét søc ®iÖn ®éng E2ph.®m theo nguyªn lý

cña m¸y biÕn ¸p. HÖ sè quy ®æi søc ®iÖn ®éng lµ:

kE = dmph

dmph

E

U

.2

.1 (2.27)

Tõ ®ã ta cã hÖ sè quy ®æi dßng ®iÖn:

kI =Ek

1 (2.28)

vµ hÖ sè quy ®æi trë kh¸ng:

kR = kX = I

E

k

k=kE

2 (2.29)

Víi çc hÖ sè quy ®æi nµy, çc ®¹i l−îng ®iÖn ë m¹ch rotor cã thÓ quy ®æi vÒ m¹ch stator theo

çch sau:

- Dßng ®iÖn: I'2 = kII2

- §iÖn kh¸ng: X'2 = kXX2

- §iÖn trë: R'2 = kRR2

H×nh 2.29 - S¬ ®å thay thÕ mét pha ®éng c¬ K§B


Trªn s¬ ®å thay thÕ ë h×nh 2.29, c¸c ®¹i l−îng kh¸c lµ:

I0 - Dßng ®iÖn tõ hãa cña ®éng c¬.

Rm, Xm - §iÖn trë, ®iÖn kh¸ng m¹ch tõ hãa.

I1 - Dßng ®iÖn cuén d©y stator.

R1, X1 - §iÖn trë, ®iÖn kh¸ng cuén d©y stator.

Dßng ®iÖn rotor quy ®æi vÒ stator cã thÓ tÝnh tõ s¬ ®å thay thÕ:

( )2

21

2

21

1

2

''

'

XXs

RR

UI

ph

++

+

= (2.30)

Khi ®éng c¬ ho¹t ®éng, c«ng suÊt ®iÖn tõ P12 tõ stator chuyÓn sang rotor thµnh c«ng suÊt c¬ Pc¬

®−a ra trªn trôc ®éng c¬ vµ c«ng suÊt nhiÖt ∆P2 ®èt nãng cuén d©y:

P12 = Pc¬ + ∆P2 (2.31)

NÕu bá qua tæn thÊt phô th× cã thÓ coi m«men ®iÖn tõ M®t cña ®éng c¬ b»ng m«men c¬ Mc¬:

M®t = Mc¬ = M

Tõ ®ã: P12 = M.ω0 = Mω + ∆P2 (2.32)

Suy ra: 0

2

0

2

ωωω .s

PPM

∆=

−

∆= (2.33)

C«ng suÊt nhiÖt trong cuén d©y 3 pha lµ:

∆P2 = 3R'2I'22 (2.34)

Thay vµo ph−¬ng tr×nh tÝnh m«men ta cã ®−îc:

+

+

=2

2

210

2

2

13

nm

ph

Xs

RRs

RUM

'

'

ω

(2.35)

Trong ®ã:Xnm = X1 + X'2 lµ ®iÖn kh¸ng ng¾n m¹ch.

Ph−¬ng tr×nh trªn biÓu thÞ mèi quan hÖ M = f(s) = f[s(ω)] gäi lµ ph−¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ cña

®éng c¬ ®iÖn xoay chiÒu 3 pha kh«ng ®ång bé.

Víi nh÷ng gi¸ trÞ kh¸c nhau cña s (0≤ s ≤1), ph−¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ cho ta nh÷ng gi¸ trÞ t−¬ng

øng cña M. §−êng biÓu diÔn M = f(s) trªn hÖ trôc täa ®é sOM nh− h×nh 2.26, ®ã lµ ®−êng ®Æc tÝnh

c¬ cña ®éng c¬ xoay chiÒu ba pha kh«ng ®ång bé.

§−êng ®Æc tÝnh c¬ cã ®iÓm cùc trÞ gäi lµ ®iÓm tíi h¹n K. T¹i ®iÓm ®ã:

0=ds

dM

Gi¶i ph−¬ng tr×nh ta cã: sth = 22

1

2

nmXR

R

+±

'

(2.36)

Thay vµo ph−¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ ta cã:

Mth = )( 22

110

2

1

2

3

nm

ph

XRR

U

+±±

ω (2.37)


V× ta ®ang xem xÐt trong giíi h¹n 0≤ s ≤1 nªn gi¸ trÞ sth vµ Mth cña ®Æc tÝnh c¬ chØ øng víi dÊu

(+).

ω

0

0ω A

Mmm

M

ω th

1

sth

0

s

K

BM th

Ta nhËn thÊy, ®−êng ®Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ kh«ng ®ång bé lµ mét ®−êng cong phøc t¹p vµ cã

2 ®o¹n AK vµ KB, ph©n giíi bëi ®iÓm tíi h¹n K.

§o¹n ®Æc tÝnh AK gÇn th¼ng vµ cøng. Trªn ®o¹n nµy, m«men ®éng c¬ t¨ng th× tèc ®é ®éng c¬

gi¶m. Do vËy, ®éng c¬ lµm viÖc trªn ®o¹n ®Æc tÝnh nµy sÏ æn ®Þnh.

§o¹n KB cong víi ®é dèc d−¬ng. Trªn ®o¹n nµy, ®éng c¬ lµm viÖc kh«ng æn ®Þnh.


Ph−¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ cho thÊy ®−êng ®Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ ®iÖn xoay chiÒu 3 pha K§B

chÞu ¶nh h−ëng cña nhiÒu th«ng sè ®iÖn: §iÖn ¸p l−íi U1ph, ®iÖn trë m¹ch rotor R2', ®iÖn trë R1 vµ

®iÖn kh¸ng X1 ë m¹ch stator, tÇn sè l−íi f1, sè ®«i cùc p cña ®éng c¬.

Khi çc th«ng sè nµy thay ®æi sÏ g©y ra biÕn ®éng çc ®¹i l−îng:

- Tèc ®é ®ång bé: ω0 = p

f12π (2.38)

- §é tr−ît giíi h¹n: sth = 22

1

2

nmXR

R

+

'

(2.39)

- M«men tíi h¹n: Mth = )( 22

110

2

1

2

3

nm

ph

XRR

U

++ω (2.40)

2.5.3.1 Tr−êng hîp thay ®æi ®iÖn trë R2'

Tr−êng hîp nµy chØ cã ®èi víi ®éng c¬ rotor d©y quÊn v× m¹ch rotor cã thÓ nèi víi ®iÖn trë

ngoµi qua hÖ vßng tr−ît - chæi than. §éng c¬ rotor lång sãc (hay rotor ng¾n m¹ch) kh«ng thÓ thay

®æi ®−îc ®iÖn trë m¹ch rotor.

ViÖc thay ®æi ®iÖn trë m¹ch rotor chØ cã thÓ thùc hiÖn vÒ phÝa t¨ng ®iÖn trë R2'. Khi t¨ng R2' th×

®é tr−ît tíi h¹n sth còng t¨ng lªn, cßn tèc ®é ®ång bé ω0 vµ m«men tíi h¹n Mth gi÷ nguyªn.

Çc ®Æc tÝnh c¬ nh©n t¹o khi thay ®æi ®iÖn trë m¹ch rotor ®−îc biÓu diÔn nh− h×nh vÏ. §iÖn trë

m¹ch rotor cµng lín th× ®Æc tÝnh cµng dèc.

H×nh 2.30 - §Æc tÝnh c¬ ®éng c¬ K§B.


sth

0 1

sω

0ω

thω A

0

thMM

~

R'2

2.5.3.2 Tr−êng hîp thay ®æi ®iÖn ¸p U1ph

§iÖn ¸p U1ph ®Æt vµo Stator ®éng c¬ chØ cã thÓ thay ®æi vÒ phÝa gi¶m. Khi U1ph gi¶m th× m«men

tíi h¹n Mth sÏ gi¶m rÊt nhanh theo b×nh ph−¬ng cña U1ph, cßn tèc ®é ®ång bé ω0 vµ ®é tr−ît tíi h¹n

sth kh«ng thay ®æi. C¸c ®Æc tÝnh c¬ khi gi¶m ®iÖn ¸p nh− h×nh 2.27.

ths

0 1Mmm

B MM th

A

ω th

ω 00

ω s

K

U®mU

1U

2

2.5.3.3 Tr−êng hîp thay ®æi ®iÖn trë R1, ®iÖn kh¸ng X1 ë m¹ch Stator

Tr−êng hîp nµy còng chØ thay ®æi vÒ phÝa t¨ng R1 hoÆc X1. S¬ ®å nèi d©y nh− h×nh 2.29.

H×nh 2.32 - Hä ®Æc tÝnh c¬ ®éng c¬ K§B khi thay ®æi ®iÖn ¸p U1ph

H×nh 2.31 - S¬ ®å nèi vµ hä ®Æc tÝnh c¬ ®éng c¬ K§B khi thay ®æi ®iÖn trë m¹ch r«to.


R1

~

R'2

~

X1

Khi nèi thªm vµo m¹ch Stator R1 hoÆc X1 th× ta thÊy tèc ®é ®ång bé ω0 kh«ng ®æi, cßn ®é tr−ît

tíi h¹n sth vµ m«men tíi h¹n Mth ®Òu gi¶m.

2.5.3.4 Tr−êng hîp thay ®æi sè ®«i cùc p

Khi sè ®«i cùc thay ®æi th× tèc ®é ®ång bé ω0 bÞ thay ®æi. Th«ng th−êng, ®éng c¬ lo¹i nµy ®−îc

chÕ t¹o víi cuén c¶m stator cã nhiÒu ®Çu d©y ra ®Ó cã thÓ ®æi çch ®Êu d©y t−¬ng øng víi sè ®«i cùc

nµo ®ã. Tuú theo kh¶ n¨ng ®æi nèi mµ ®éng c¬ K§B ®−îc gäi lµ ®éng c¬ cã 2,3,4... cÊp tèc ®é.

Do sè ®«i cùc thay ®æi nhê ®æi nèi cuén c¶m stator nªn çc th«ng sè U1ph ®Æt vµo cuén pha, trë

kh¸ng R1 vµ c¶m kh¸ng X1 cã thÓ bÞ thay ®æi. Tõ ®ã, ®é tr−ît tíi h¹n sth vµ m«men tíi h¹n Mth cã thÓ

kh¸c ®i.

2.5.3.5 Tr−êng hîp thay ®æi tÇn sè f1 cña nguån ®iÖn ¸p cÊp

Khi thay ®æi f1 th× tèc ®é ®ång bé ω0 sÏ thay ®æi, ®ång thêi X1, X2 còng bÞ thay ®æi (v× X =

2πfL), kÐo theo sù thay ®æi c¶ ®é tr−ît tíi h¹n sth vµ m«men tíi h¹n Mth.

Quan hÖ ®é tr−ît tíi h¹n theo tÇn sè sth = f(f1) vµ m«men tíi h¹n theo tÇn sè Mth = F(f1) lµ phøc

t¹p nh−ng v× ω0 vµ X1 phô thuéc tØ lÖ víi tÇn sè f1 nªn cã thÓ tõ çc biÓu thøc cña sth vµ Mth rót ra:

1

1

fsth ~

2

1

1

fMth ~

Khi tÇn sè nguån f1 gi¶m, ®é tr−ît tíi h¹n sth vµ m«men tíi h¹n Mth ®Òu t¨ng lªn nh−ng Mth t¨ng

nhanh h¬n. Do vËy ®é cøng cña ®Æc tÝnh c¬ t¨ng lªn.

Chó ý khi gi¶m tÇn sè f1 xuèng d−íi tÇn sè ®Þnh møc th× tæng trë cña çc cuén d©y gi¶m nªn

nÕu gi÷ nguyªn ®iÖn ¸p cÊp cho ®éng c¬ sÏ dÉn ®Õn dßng ®iÖn ®éng c¬ t¨ng m¹nh. V× thÕ khi gi¶m

tÇn sè nguån xuèng d−íi trÞ sè ®Þnh møc cÇn ph¶i ®ång thêi gi¶m ®iÖn ¸p cÊp cho ®éng c¬ theo quan

hÖ: constf

U=

1

1 (2.42)

H×nh 2.33 - S¬ ®å nèi ®éng c¬ K§B khi nèi thªm R1 hoÆc X1 vµo m¹ch stator

(2.41)


0

ω

M

Nh− vËy m«men tíi h¹n Mth sÏ gi÷ kh«ng ®æi ë vïng f1<f1®m.

ë vïng f1>f1®m th× kh«ng ®−îc t¨ng ®iÖn ¸p nguån cÊp mµ gi÷ U1 = const. M«men tíi h¹n Mth sÏ

gi¶m tØ lÖ nghÞch víi b×nh ph−¬ng tÇn sè.

2.5.4 Më m¸y (khëi ®éng) ®éng c¬ ®iÖn K§B

Khi ®ãng ®iÖn trùc tiÕp vµo ®éng c¬ K§B ®Ó më m¸y th× do lóc ®Çu rotor ch−a quay, ®é tr−ît

lín (s=1) nªn s.®.® c¶m øng vµ dßng ®iÖn c¶m øng lín.

Imm = (5÷8)I®m

Dßng ®iÖn nµy cã trÞ sè ®Æc biÖt lín ë c¸c ®éng c¬ c«ng suÊt trung b×nh vµ lín, t¹o ra nhiÖt ®èt

nãng ®éng c¬ vµ g©y xung lùc cã h¹i cho ®éng c¬.

ω

ωA

ω0 A

M MC mm Mth

Tuy dßng ®iÖn lín nh−ng m«men më m¸y l¹i nhá: Mmm = (0,5÷1,5)M®m.

Do vËy cÇn ph¶i cã biÖn ph¸p më m¸y. Tr−êng hîp ®éng c¬ cã c«ng suÊt nhá th× cã thÓ më

m¸y trùc tiÕp. §éng c¬ më m¸y theo ®Æc tÝnh tù nhiªn víi m«men më m¸y nhá.

H×nh 2.34 - §Æc tÝnh c¬ ®éng c¬ KDBB khi thay ®æi tÇn sè kÕt hîp víi thay ®æi ®iÖn ¸p.

H×nh 2.35 - §Æc tÝnh ®éng c¬ K§B khi më m¸y trùc tiÕp.

Mmm

ω0

TN


Nh÷ng ®éng c¬ kh«ng më m¸y trùc tiÕp th× cã thÓ thùc hiÖn mét trong çc ph−¬ng ph¸p më

m¸y gi¸n tiÕp sau.

2.5.4.1 Ph−¬ng ph¸p dïng ®iÖn trë më m¸y ë m¹ch rotor

Ph−¬ng ph¸p nµy chØ dïng cho ®éng c¬ rotor d©y quÊn v× ®iÖn trë më m¸y ë m¹ch ngoµi m¾c

nèi tiÕp víi cuén d©y rotor.

H×nh 2.36 tr×nh bµy mét s¬ ®å më m¸y qua 3 cÊp ®iÖn trë phô R1, R2 vµ R3 ë c¶ 3 pha rotor.

§©y lµ s¬ ®å më m¸y víi çc ®iÖn trë rotor ®èi xøng.

KB

K3

K2

K1

R3

R2

R1

~

2C thMM M

ωω0

A

2M

TN

3

2

1

a

bc

de

fg

Lóc b¾t ®Çu më m¸y, çc tiÕp ®iÓm c«ng t¾c t¬ K1, K2, K3 ®Òu më, cuén d©y rotor ®−îc nèi víi

c¶ 3 cÊp ®iÖn trë phô (R1+R2+R3) nªn ®−êng ®Æc tÝnh c¬ lµ ®−êng 1. Tíi ®iÓm b, tèc ®é ®éng c¬ ®¹t

ωb vµ m«men gi¶m cßn M2, çc tiÕp ®iÓm K1 ®ãng l¹i, c¾t çc ®iÖn trë phô R1 ra khái m¹ch rotor.

§éng c¬ ®−îc tiÕp tôc më m¸y víi ®iÖn trë phô (R2+R3) trong m¹ch rotor vµ chuyÓn sang lµm viÖc

t¹i ®iÓm c trªn ®Æc tÝnh 2 Ýt dèc h¬n. M«men t¨ng tõ M2 lªn M1 vµ tèc ®é ®éng c¬ l¹i tiÕp tôc t¨ng.

§éng c¬ lµm viÖc trªn ®−êng ®Æc tÝnh 2 tõ c ®Õn d. Lóc nµy, çc tiÕp ®iÓm K2 ®ãng l¹i, nèi t¾t çc

®iÖn trë R2. §éng c¬ chuyÓn sang më m¸y víi ®iÖn trë R3 trong m¹ch rotor trªn ®Æc tÝnh 3 t¹i ®iÓm e

vµ tiÕp tôc t¨ng tèc tíi ®iÓm f. Lóc nµy çc tiÕp ®iÓm K3 ®ãng l¹i, ®iÖn trë R3 trong m¹ch rotor bÞ

lo¹i. §éng c¬ chuyÓn sang lµm viÖc trªn ®Æc tÝnh tù nhiªn t¹i g vµ t¨ng tèc ®Õn ®iÓm lµm viÖc A øng

víi m«men c¶n MC. Qu¸ tr×nh më m¸y kÕt thóc.

§Ó ®¶m b¶o qu¸ tr×nh më m¸y nh− ®· xÐt sao cho çc ®iÓm chuyÓn ®Æc tÝnh øng víi cïng mét

m«men M2, M1 th× çc ®iÖn trë phô tham gia vµo m¹ch rotor lóc më m¸y ph¶i ®−îc tÝnh chän cÈn

thËn theo ph−¬ng ph¸p riªng.

Ngoµi s¬ ®å më m¸y víi ®iÖn trë ®èi xøng ë m¹ch rotor, trong thùc tÕ cßn dïng s¬ ®å më m¸y

víi ®iÖn trë kh«ng ®èi xøng ë m¹ch rotor, nghÜa lµ ®iÖn trë më m¸y ®−îc c¾t gi¶m kh«ng ®Òu trong

çc pha rotor khi më m¸y.

H×nh 2.36 - S¬ ®å më m¸y ®éng c¬ K§B qua 3 cÊp ®iÖn trë phô vµ ®Æc tÝnh c¬ t−¬ng øng.


2.5.4.2 Ph−¬ng ph¸p më m¸y víi ®iÖn trë hoÆc ®iÖn kh¸ng nèi tiÕp trong m¹ch stator.

Ph−¬ng ph¸p nµy dïng ®iÖn trë hoÆc ®iÖn kh¸ng m¾c nèi tiÕp víi m¹ch stator lóc më m¸y vµ cã

thÓ ¸p dông cho c¶ ®éng c¬ rotor lång sãc lÉn rotor d©y quÊn. Do cã ®iÖn trë hoÆc ®iÖn kh¸ng nèi

tiÕp nªn dßng më m¸y cña ®éng c¬ gi¶m ®i, n»m trong gi¸ trÞ cho phÐp. M«men më m¸y cña ®éng

c¬ còng gi¶m.

Thêi ®iÓm ban ®Çu cña qu¸ tr×nh më m¸y, çc tiÕp ®iÓm K2 ®ãng l¹i (çc tiÕp ®iÓm K1 më) ®Ó

®iÖn trë (h×nh a) hoÆc ®iÖn kh¸ng (h×nh b) tham gia vµo m¹ch stator nh»m h¹n chÕ dßng ®iÖn më

m¸y. Khi tèc ®é ®éng c¬ ®· t¨ng ®Õn mét møc nµo ®ã (tuú hÖ truyÒn ®éng) th× çc tiÕp ®iÓm K1

®ãng l¹i, K2 më ra ®Ó lo¹i ®iÖn trë hoÆc ®iÖn kh¸ng ra khái m¹ch stator. §éng c¬ t¨ng tèc ®Õn tèc ®é

lµm viÖc. Qu¸ tr×nh më m¸y kÕt thóc.

bac

~ 3

K1 K2 K2 K2K1 K1

R1 R1 R1

§

§

bac

K1

X1 X1

K1K2

~ 3

K2 K1

X1

K2

CM mmM

ω

ω

A0

S¬ ®å h×nh 2.37 ë trªn lµ më m¸y víi 1 cÊp ®iÖn trë hoÆc ®iÖn kh¸ng ë m¹ch stator. Cã thÓ më

m¸y víi nhiÒu cÊp ®iÖn trë hoÆc ®iÖn kh¸ng khi c«ng suÊt ®éng c¬ lín.

2.5.4.3 Ph−¬ng ph¸p më m¸y dïng m¸y biÕn ¸p tù ngÉu

Ph−¬ng ph¸p nµy ®−îc sö dông ®Ó ®Æt mét ®iÖn ¸p thÊp cho ®éng c¬ khi më m¸y. Do vËy, dßng

®iÖn cña ®éng c¬ khi më m¸y gi¶m ®i.

Çc tiÕp ®iÓm K' ®ãng, K më lóc më m¸y. Khi K' më, K ®ãng th× qu¸ tr×nh më m¸y kÕt thóc.

Ph−¬ng ph¸p më m¸y dïng cuén kh¸ng X vµ m¸y biÕn ¸p tù ngÉu thÝch hîp cho viÖc më m¸y

çc ®éng c¬ cao ¸p.

H×nh 2.37 - S¬ ®å më m¸y dïng R1 vµ X1 ë m¹ch stator vµ d¹ng ®Æc tÝnh c¬ khi më m¸y


§

bac

K KK

~ 3

K'

K'

BATN

CD

2.5.4.4 Ph−¬ng ph¸p ®æi nèi ΥΥΥΥ - ∆∆∆∆ khi më m¸y

§éng c¬ K§B lµm viÖc b×nh th−êng ë s¬ ®å m¾c ∆ c¸c cuén stator th× khi më m¸y cã thÓ m¾c

theo s¬ ®å Y. Thùc chÊt cña ph−¬ng ph¸p nµy lµ gi¶m ®iÖn ¸p ®Æt vµo cuén d©y stator khi ®æi nèi v×

Uph = Ud khi m¾c ∆, cßn khi m¾c Y th× ®iÖn ¸p gi¶m 3 lÇn:

Uph = 3

dU

2.5.5 §¶o chiÒu quay ®éng c¬ ®iÖn K§B

§Ó ®¶o chiÒu quay cña ®éng c¬ K§B, cÇn ®¶o chiÒu quay cña tõ tr−êng quay do stator t¹o ra.

Muèn vËy, chØ cÇn ®¶o chiÒu hai pha bÊt kú trong 3 pha nguån cÊp cho stator. §Æc tÝnh c¬ khi ®¶o

chiÒu quay n»m ë gãc phÇn t− thø III.

CDA

CDB

a bc

−ω

ωω

H×nh 2.38 - S¬ ®å më m¸y ®éng c¬ K§B dïng MBA tù ngÉu.

H×nh 2.39 - S¬ ®å ®¶o chiÒu quay ®éng c¬ K§B vµ ®Æc tÝnh c¬ khi ®¶o chiÒu quay.


2.6 Çc tr¹ng th¸i h·m cña ®éng c¬ ®iÖn K§B

2.6.1 H·m t¸i sinh

§Æc tÝnh h·m t¸i sinh cña ®éng c¬ K§B nh− h×nh vÏ. §éng c¬ ®iÖn xoay chiÒu K§B ë chÕ ®é

h·m t¸i sinh khi tèc ®é ®éng c¬ v−ît qu¸ tèc ®é ®ång bé ω0. Khi h·m t¸i sinh th× ®éng c¬ lµm viÖc ë

chÕ ®é m¸y ph¸t.

ω

ω

§

F

N

K'

K

MM

s

s

s=0thF

th§s

s=1

thF th§

ω < ω

ω > ω

Tõ c«ng thøc (2.36) vµ (2.37), lo¹i trõ tr−êng hîp dÊu (+) ®èi víi chÕ ®é ®éng c¬ ta cã ë chÕ ®é

m¸y ph¸t:

22

1

2

nm

th

XR

Rs

+−=

'

(2.43)

)(2

3

22

110

2

1

nm

ph

th

XRR

UM

+−=

ω (2.44)

Qua ®ã ta thÊy ë chÕ ®é m¸y ph¸t, ®é tr−ît tíi h¹n sthF ®æi dÊu so víi ®éng c¬, cßn m«men tíi

h¹n cã trÞ sè lín h¬n trÞ sè m«men tíi h¹n ë chÕ ®é ®éng c¬.

ChÕ ®é h·m t¸i sinh cña ®éng c¬ K§B ®−îc thiÕt kÕ trªn ®o¹n NK', gãc phÇn t− thø II.

2.6.2 H·m ng−îc

a) H·m ng−îc nhê ®−a ®iÖn trë phô vµo m¹ch phÇn øng

§éng c¬ K§B r«to d©y quÊn truyÒn ®éng cho c¬ cÊu n©ng-h¹ cña mét cña mét cÇu trôc, ®ang

lµm viÖc n©ng t¶i t¹i ®iÓm A trªn ®Æc tÝnh c¬ 1 ë gãc phÇn t− thø I víi m«men c¶n MC vµ tèc ®é

quay n©ng ωA (çc tiÕp ®iÓm K ®ãng).

§Ó dõng vµ h¹ vËt xuèng, ta ®−a ®iÖn trë RP ®ñ lín vµo m¹ch phÇn øng (çc tiÕp ®iÓm K më ra),

®éng c¬ chuyÓn sang lµm viÖc t¹i ®iÓm B trªn ®Æc tÝnh cã ®iÖn trë 2 cïng víi tèc ®é ωA. M«men cña

®éng c¬ gi¶m xuèng (MB < MC) nªn tèc ®é ®éng c¬ gi¶m. Lóc nµy vËt P vÉn ®−îc n©ng lªn nh−ng

víi tèc ®é n©ng nhá dÇn. Tíi ®iÓm D th× ω = 0 vµ vËt dõng l¹i nh−ng v× m«men ®éng c¬ nhá h¬n

m«men c¶n (MD < MC) nªn vËt b¾t ®Çu tôt xuèng. §éng c¬ ®¶o chiÒu quay (ω < 0). §éng c¬ b¾t ®Çu

lµm viÖc ë tr¹ng th¸i h·m ng−îc (tèc ®é ©m ®i xuèng, m«men d−¬ng cã xu h−íng kÐo vËt P ®i lªn).

H×nh 2.40 - §Æc tÝnh c¬ h·m t¸i sinh ®éng c¬ K§B.


R

K

KB

~

K

p

ω

MC Mth

ω0

AAω B

D

E

MB

1

2

ωE

M

Aω

P

CM

M§

P

§M

ωA

MC

§Æc tÝnh h·m ng−îc n»m ë gãc phÇn t− thø IV. §iÓm lµm viÖc h·m cña ®éng c¬ chuyÓn theo

®Æc tÝnh h·m tõ D ®Õn E. T¹i ®©y M§ = ME = MC, ®éng c¬ quay ®Òu, h·m gh×m vËt ®Ó h¹ vËt xuèng

®Òu víi tèc ®é ωE.

b) H·m ng−îc nhê ®¶o chiÒu quay

CM MthM

1

ω0ω

A

MC

ED

D'

B B'

23

E'

Eω

CM

§

ωM

F

M

§ ω

C

M§

§ ω§M

MC

KK

pR

KB

~

H×nh 2.41 - H·m ng−îc ®éng c¬ K§B nhê ®−a ®iÖn trë phô vµo m¹ch phÇn øng.

H×nh 2.42 - H·m ng−îc ®éng c¬ K§B nhê ®¶o chiÒu quay.


§éng c¬ ®iÖn K§B r«to d©y quÊn ®ang lµm viÖc víi t¶i cã m«men c¶n ph¶n kh¸ng t¹i ®iÓm A

trªn ®−êng ®Æc tÝnh c¬ 1, s¬ ®å nèi d©y nh− h×nh vÏ. §Ó h·m m¸y, ta ®æi thø tù hai pha bÊt kú trong

3 pha cÊp cho stato ®Ó ®¶o chiÒu quay ®éng c¬. §éng c¬ chuyÓn ®iÓm lµm viÖc tõ A trªn ®Æc tÝnh 1

sang ®iÓm B' trªn ®Æc tÝnh 2. Do qu¸n tÝnh cña hÖ c¬, ®éng c¬ coi nh− gi÷ nguyªn tèc ®é ωA khi

chuyÓn ®Æc tÝnh. Qu¸ tr×nh h·m ng−îc b¾t ®Çu. Khi tèc ®é ®éng c¬ gi¶m theo ®Æc tÝnh h·m 2 tíi

®iÓm D' th× ω = 0. Lóc nµy, nÕu c¾t ®iÖn th× ®éng c¬ sÏ dõng. §o¹n h·m ng−îc lµ B'D'. NÔu kh«ng

c¾t ®iÖn th× nh− tr−êng hîp ë h×nh 2.82a, ®éng c¬ cã MD' > MC nªn ®éng c¬ b¾t ®Çu t¨ng tèc, më

m¸y ch¹y ng−îc theo ®Æc tÝnh c¬ 2 vµ lµm viÖc æn ®Þnh t¹i ®iÓm E' víi tèc ®é ωE' theo chiÒu ng−îc.

Khi ®éng c¬ h·m ng−îc theo ®Æc tÝnh 2, ®iÓm B' cã m«men nhá nªn t¸c dông h·m kh«ng hiÖu

qu¶. Thùc tÕ ph¶i t¨ng c−êng m«men h·m ban ®Çu (Mh·m ≈ 2,5M®m) nhê võa ®¶o chiÒu tõ tr−êng

quay cña stato, võa ®−a thªm ®iÖn trë phô ®ñ lín vµo m¹ch r«to. §éng c¬ sÏ h·m ng−îc theo ®Æc

tÝnh 3 (®o¹n BD). Tíi D mµ c¾t ®iÖn th× ®éng c¬ sÏ dõng. NÕu kh«ng c¾t ®iÖn, ®éng c¬ sÏ t¨ng tèc

theo chiÒu ng−îc l¹i vµ lµm viÖc t¹i ®iÓm E víi tèc ®é ωE < ωE'. NÕu lóc nµy l¹i c¾t ®iÖn trë phô RP

th× ®éng c¬ sÏ chuyÓn sang lµm viÖc trªn ®Æc tÝnh 2 t¹i ®iÓm F vµ t¨ng tèc tíi ®iÓm E'.

2.6.3 H·m ®éng n¨ng

§Ó h·m ®éng n¨ng mét ®éng c¬ ®iÖn K§B ®ang lµm viÖc ë chÕ ®é ®éng c¬, ta ph¶i c¾t stator ra

khái l−íi ®iÖn xoay chiÒu (më çc tiÕp ®iÓm K ë m¹ch lùc) råi cÊp vµo stator dßng ®iÖn mét chiÒu

®Ó kÝch tõ (®ãng çc tiÕp ®iÓm H). Thay ®æi dßng ®iÖn kÝch tõ nhê biÕn trë Rkt.

ca b

§

K KK

~ 3

-

+H

H

Rkt

V× cuén d©y stato cña ®éng c¬ lµ 3 pha nªn khi cÊp kÝch tõ mét chiÒu ph¶i tiÕn hµnh ®æi nèi vµ

cã thÓ thùc hiÖn theo mét trong çc s¬ ®å sau.

+

- -

+

+

-

+

-

+

-

H×nh 2.43 - S¬ ®å nèi d©y h·m ®éng n¨ng ®éng c¬ K§B.

H×nh 2.44 - Çc çch cÊp kÝch tõ mét chiÒu cho cuén stator 3 pha khi h·m ®éng n¨ng ®éng c¬ K§B.


Do ®éng n¨ng tÝch lòy, r«to tiÕp tôc quay theo chiÒu cò trong tõ tr−êng mét chiÒu võa ®−îc t¹o

ra. Trong cuén d©y phÇn øng xuÊt hiÖn mét dßng ®iÖn c¶m øng. Lùc tõ tr−êng t¸c dông vµo dßng

c¶m øng trong cuén d©y phÇn øng sÏ t¹o ra m«men h·m vµ r«to quay chËm dÇn. §éng c¬ ®iÖn xoay

chiÒu khi h·m ®éng n¨ng sÏ lµm viÖc nh− mét m¸y ph¸t ®iÖn cã tèc ®é (do ®ã tÇn sè) gi¶m dÇn.

§éng n¨ng qua ®éng c¬ sÏ biÕn ®æi thµnh ®iÖn n¨ng tiªu thô trªn ®iÖn trë ë m¹ch r«to.

NÕu tr−íc khi h·m, ®éng c¬ lµm viÖc t¹i ®iÓm A trªn ®Æc tÝnh c¬ 1 th× khi h·m ®éng n¨ng, ®éng

c¬ chuyÓn sang lµm viÖc t¹i ®iÓm B trªn ®Æc tÝnh h·m ®éng n¨ng 2 ë gãc phÇn t− thø II. §Æc tÝnh

h·m ®éng n¨ng cña ®éng c¬ xoay chiÒu 3 pha K§B cã d¹ng nh− h×nh ... Tèc ®é ®éng c¬ gi¶m dÇn

theo ®Æc tÝnh vÒ O trªn ®o¹n ®Æc tÝnh h·m ®éng n¨ng BO. T¹i ®iÓm O, ®éng c¬ sÏ dõng nÕu t¶i lµ

ph¶n kh¸ng. NÕu t¶i cã tÝnh chÊt thÕ n¨ng th× t¶i sÏ kÐo ®éng c¬ quay ng−îc cho ®Õn khi æn ®Þnh t¹i

®iÓm D (gãc phÇn t− thø IV).

ω MD

F 1

MC

ω0ω §

AB

F

Aω

D

§iÖn trë m¹ch r«to vµ dßng kÝch tõ cÊp cho stato lóc h·m ®éng n¨ng cã ¶nh h−ëng tíi d¹ng ®Æc

tÝnh c¬ khi h·m.

Trªn h×nh vÏ 2.43, c¸c ®Æc tÝnh h·m 1 vµ 2 øng víi cïng mét dßng kÝch tõ nh− nhau (Ikt1 = Ikt2)

nh−ng ®iÖn trë h·m trong m¹ch r«to kh¸c nhau (Rh1 < Rh2).

M

ω2

1

4

3

-b

§

ac

H

K K K

~ 3

Rkt

H+

H H

hR

H×nh 2.45 - §Æc tÝnh c¬ h·m ®éng n¨ng kÝch tõ ®éc lËp ®éng c¬ K§B.

H×nh 2.46-Hä c¸c ®Æc tÝnh c¬ khi h·m ®éng n¨ng kÝch tõ ®éc lËp ®éng c¬ K§B.

H×nh 2.47-S¬ ®å nèi d©y h·m ®éng n¨ng kÝch tõ ®éc lËp ®éng c¬ K§B.


BÀI TẬP

Bài 1: Cho ñộng cơ ñiện một chiều kích từ ñộc lập có các số liệu kỹ thuật sau: Pñm

= 2,2 kW; Uñm = 110V; Iñm = 25,6A; nñm = 1430 vg/phút; Rư = 0,47Ω;

a) Hãy vẽ ñặc tính cơ tự nhiên của ñộng cơ.

b) Hãy vẽ ñặc tính cơ nhân tạo khi có ñiện trở phụ mắc trong mạch phần ứng là

Rưf = 0,78Ω;


= 16 kW; Uñm = 220V; Iñm = 70A; nñm = 1000 vg/phút; Rư = 0,28Ω;

Xác ñịnh tốc ñộ quay của ñộng cơ khi mômen trên trục ñộng cơ bằng 0,6.Mñm và

Rưf = 0,52Ω;

Bài 3: Tìm trị số các cấp ñiện trở mở máy của ñộng cơ ñiện một chiều kích từ ñộc

lập có các thông số kỹ thuật sau: Pñm = 13,5 kW; Uñm = 110V; Iñm = 145A; nñm = 1050

vg/phút; Biết rằng khi mở máy cần khống chế mômen mở máy bằng M1 = 200%Mñm,

mở máy với 3 cấp ñiện trở.

Bài 4: Hãy xác ñịnh chỉ số ñiện trở phụ cần thiết ñóng vào phần ứng ñộng cơ ñiện

một chiều kích từ ñộc lập khi hãm ñộng năng kích từ ñộc lập với dòng ñiện hãm ban

ñầu bằng 2.Iñm. Biết rằng trước khi hãm ñộng cơ làm việc với phụ tải ñịnh mức. Các

số liệu kỹ thuật của ñộng cơ: Pñm = 46,5kW; Uñm = 220V; Iñm = 238A; nñm = 1500

vg/phút;


= 34 kW; Uñm = 220V; Iñm = 178A; nñm = 1580 vg/phút; Rư = 0,042Ω. ðộng cơ ñang

làm việc trên ñặc tính cơ tự nhiên với mômen cản trên trục Mc = Mñm, ñể dừng máy

người ta chuyển sang chế ñộ hãm ngược bằng cách ñảo chiều ñiện áp. Hãy xác ñịnh

trị số mômen ñiện từ của ñộng cơ sinh ra ở ñầu và cuối quá trình hãm? Nếu trong

mạch phần ứng mắc thêm ñiện trở phụ Rưf = 1,25Ω.

Bài 6: Xác ñịnh tốc ñộ quay và dòng ñiện phần ứng của ñộng cơ ñiện một chiều

kích từ ñộc lập có các số liệu kỹ thuật sau: Pñm = 4,2 kW; Uñm = 220V; Iñm = 22,6A;

nñm = 1500 vg/phút; Rư = 0,841Ω nếu mômen cản trên trục bằng ñịnh mức và từ

thông kích từ của ñộng cơ bằng 0,5φñm.

Các thông số kỹ thuật của ñộng cơ: Pñm = 29kW; Uñm = 440V; Iñm = 79A; nñm =

1000 vg/phút; Rư = 0,278Ω.


Bài 9: Xác ñịnh trị số ban ñầu của dòng ñiện phần ứng khi cẳt phần ứng của ñộng

cơ ñiện một chiều kích từ ñộc lập ra khỏi lưới ñiện và ñóng kín vào một ñiện trở 6Ω.

Trước khi cắt ñộng cơ làm việc với mômen M = 34,4Nm và từ thông là ñịnh mức.

Cho các số liệu kỹ thuật của ñộng cơ: Pñm = 6,5kW; Uñm = 220V; Iñm = 34,4A; nñm

= 1500 vg/phút; Rư = 0,14Ω.

GV: Lê Tiến Dũng _ Bộ môn TðH _ Khoa ðiện 72

CH¦¥NGCH¦¥NGCH¦¥NGCH¦¥NG 4 4 4 4 TÝNHTÝNHTÝNHTÝNH CHäNCHäNCHäNCHäN C¤NGC¤NGC¤NGC¤NG SUÊTSUÊTSUÊTSUÊT §éNG§éNG§éNG§éNG C¥C¥C¥C¥ CHOCHOCHOCHO HÖHÖHÖHÖ TRUYÒNTRUYÒNTRUYÒNTRUYÒN §éNG ®iÖn§éNG ®iÖn§éNG ®iÖn§éNG ®iÖn

4.1 Những vấn ñề chung

Nguồn ñộng lực trong một hệ thống Tðð là ñộng cơ ñiện. Các yêu cầu kỹ thuật, ñộ tin

cậy trong quá trình làm việc và tính kinh tế của HT Tðð phụ thuộc chính vào sự lựa chọn

ñúng ñộng cơ ñiện và phương pháp ñiều khiển ñộng cơ.

Chọn một ñộng cơ ñiện cho một HT Tðð bao gồm nhiều tiêu chuẩn phải ñáp ứng:

- ðộng cơ phải có ñủ công suất kéo.

- Tốc ñộ phù hợp và ñáp ứng ñược phạm vi ñiều chỉnh tốc ñộ với một phương pháp ñiều

chỉnh thích hợp.

- Thỏa mãn các yêu cầu mở máy và hãm ñiện.

- Phù hợp với nguồn ñiện năng sử dụng (loại dòng ñiện, cấp ñiện áp...).

- Thích hợp với ñiều kiện làm việc (ñiều kiện thông thoáng, nhiệt ñộ, ñộ ẩm, khí ñộc

hại, bụi bặm, ngoài trời hay trong nhà...).

Tại sao phải chọn ñúng công suất ñộng cơ?

Việc chọn ñúng công suất ñộng cơ có ý nghĩa rất lớn ñối với hệ Tðð. Nếu nâng cao

công suất ñộng cơ chọn so với phụ tải thì ñộng cơ sẽ kéo dễ dàng nhưng giá thành ñầu tư tăng

cao, hiệu suất kém và làm tụt hệ số công suất cosϕ của lưới ñiện do ñộng cơ chạy non tải.

Ngược lại nếu chọn công suất ñộng cơ nhỏ hơn công suất tải yêu cầu thì ñộng cơ hoặc không

kéo nổi tải hay kéo tải một cách nặng nề, dẫn tới các cuộn dây bị phát nóng quá mức, làm

giảm tuổi thọ ñộng cơ hoặc làm ñộng cơ bị cháy hỏng nhanh chóng.

Chọn công suất ñộng cơ như thế nào?

Việc tính công suất ñộng cơ cho một hệ Tðð phải dựa vào sự phát nóng các phần tử

trong ñộng cơ, ñặc biệt là các cuộn dây. Muốn vậy, tính công suất ñộng cơ phải dựa vào ñặc

tính phụ tải và các quy luật phân bố phụ tải theo thời gian. ðộng cơ ñược chọn ñúng công suất

thì khi làm việc bình thường cũng như khi quá tải ở mức cho phép, nhiệt ñộ ñộng cơ không

ñược tăng quá trị số giới hạn cho phép τcp.

4.2 Phát nóng và nguội lạnh của ñộng cơ * Sự phát nóng:

Trong quá trình làm việc, ñộng cơ lấy năng lượng P1 từ lưới ñiện, biến thành cơ năng P2

và một phần bị tổn hao mà chủ yếu là dưới dạng nhiệt: ∆P = P1 - P2. Do tổn hao này làm

ñộng cơ nóng lên.

Công suất tổn hao gồm 3 phần:

- Tổn hao do ma sát ở các ổ bi và do rôto quay trong không khí.

- Tổn hao trong sắt (tổn hao từ) tùy thuộc vào chất lượng của lõi sắt từ.

- Tổn hao trong các cuộn dây (tổn hao ñồng) do cuộn dây bị ñốt nóng bởi hiệu ứng Jun.


Trong ñó, tổn hao ñồng tỷ lệ với bình phương dòng ñiện nên thay ñổi theo phụ tải. ðó

là tổn hao biến ñổi theo phụ tải ∆Pbñ = B.I2. Hai loại tổn hao ñầu gần như không thay ñổi theo

phụ tải nên gọi là tổn hao không biến ñổi ∆Pkñ .

∆P = ∆Pkñ + ∆Pbñ = ∆Pkñ + B.I2.

Khi nhiệt ñộ ñộng cơ lớn hơn nhiệt ñộ môi trường xung quanh thì ñộng cơ bắt ñầu tỏa

nhiệt vào môi trường. Chênh lệch giữa nhiệt ñộ ñộng cơ τñc và nhiệt ñộ môi trường τmt càng

lớn thì quá trình tỏa nhiệt vào môi trường diễn ra càng mạnh và sự tăng nhiệt ñộ của ñộng cơ

càng chậm dần. Tới một nhiệt ñộ chênh lệch ∆τ nào ñó, nhiệt ñộ ñộng cơ không tăng ñược

nữa mà ñạt một giá trị ổn ñịnh τôñ. Lúc này, nhiệt lượng sinh ra ở ñộng cơ trong một ñơn vị

thời gian bằng nhiệt lượng từ ñộng cơ tỏa ra môi trường xung quanh. ðó là trạng thái cân

bằng về nhiệt của ñộng cơ.

Ứng với mỗi mômen tải, ñộng cơ làm việc ổn ñịnh với một giá trị nhiệt ñộ. Khi tải là

ñịnh mức, ñộng cơ sẽ có nhiệt ñộ ổn ñịnh ñịnh mức.

ðối với mỗi ñộng cơ, có một giá trị nhiệt ñộ cao nhất cho phép mà khi ñộng cơ làm

việc, không ñược ñể nhiệt ñộ ñộng cơ tăng cao hơn nhiệt ñộ ñó. Nhiệt ñộ nóng cho phép τcp

của ñộng cơ phụ thuộc chủ yếu vào vật liệu cách ñiện dùng trong ñộng cơ. Nếu nhiệt ñộ ñộng

cơ cao hơn nhiệt ñộ cho phép thì vật liệu sẽ bị dòn, giảm tuổi thọ, rạn nứt, cách ñiện kém hơn

và có thể cháy, vỡ dẫn ñến hỏng, chập mạch ñộng cơ.

ðể ñơn giản cho việc tìm quy luật về sự phát nóng của ñộng cơ, ta giả thiết ñộng cơ là

một vật thể ñồng nhất, nhiệt ñộ giống nhau ở mọi ñiểm và dẫn truyền nhiệt tức thời (hệ số dẫn

nhiệt rất lớn).

Nếu nhiệt lượng sinh ra ở ñộng cơ trong một ñơn vị thời gian (1s) là ∆P (W) thì sau thời

gian dt sẽ có một nhiệt lượng sinh ra là ∆P.dt (J). Một phần nhiệt lượng này làm ñộng cơ nóng

lên, phần khác tỏa ra môi trường.

Phần nhiệt lượng làm nóng ñộng cơ là: C.d(∆τ) (J)

trong ñó: C - là nhiệt dung của ñộng cơ, tức là nhiệt lượng cần cấp cho ñộng cơ ñể ñộng cơ nóng thêm lên 1

oC (J/

oC).

∆τ - nhiệt ñộ chênh lệch giữa ñộng cơ và môi trường.

Phần nhiệt lượng tỏa ra môi trường trong thời gian dt sẽ là: A.∆τ.dt (J)

trong ñó: A- hệ số tỏa nhiệt, tức là nhiệt lượng mà ñộng cơ tỏa ra môi trường trong một

ñơn vị thời gian khi chênh lệch nhiệt ñộ giữa ñộng cơ và môi trường là 1oC

(W/oC). Hệ số tỏa nhiệt phụ thuộc vào ñiều kiện làm mát của ñộng cơ. ðiều

kiện làm mát càng tốt thì hệ số tỏa nhiệt càng lớn.

Ta có phương trình cân bằng nhiệt: ∆P.dt = C.d(∆τ) + A.∆τ.dt

Giải phương trình vi phân ñối với ∆τ ta có:

∆τ = ∆τ(0) + [∆τôñ - ∆τ(0)](1-exp(nT

t− )). (4.1)

hay: ∆τ = ∆τôñ.[1-exp(nT

t− )] + ∆τ(0).exp(

nT

t− ). (4.2)

trong ñó:

∆τ(0) - Chênh lệch nhiệt ñộ ban ñầu (thời ñiểm t = 0) giữa ñộng cơ và môi

trường.


∆τôñ - Chênh lệch nhiệt ñộ giữa ñộng cơ và môi trường khi ñộng cơ làm việc

ổn ñịnh về nhiệt.

∆τôñ = A

P∆

Tn - hằng số thời gian phát nóng của ñộng cơ, tức là thời gian cần ñể tăng

chênh lệch nhiệt ñộ giữa ñộng cơ và môi trường từ 0 tới trị số chênh lệch ổn

ñịnh khi ñộng cơ không tỏa nhiệt ra môi trường xung quanh.

Phương trình trên cho thấy sự phát nóng của ñộng cơ diễn ra theo quy luật hàm mũ.

* Sự nguội lạnh:

Nếu ñộng cơ ñang nóng ở một nhiệt ñộ ban ñầu τbñ nào ñó mà ñộng cơ bị cắt khỏi

nguồn ñiện thì ñộng cơ sẽ quay chậm lại rồi dừng và nguội dần. Bỏ qua nhiệt do lực ma sát

chuyển ñộng chậm dần, lúc này ñộng cơ không sinh nhiệt (∆P = 0) và:

∆τôñ = A

P∆ = 0.

Phương trình (4.2) trở thành:

∆τ = ∆τ(0).exp(ngT

t− ) = τbñ.exp(

ngT

t− ) (4.3)

trong ñó Tn ñược thay bằng Tng gọi là hằng số thời gian nguội lạnh của ñộng cơ.

Phương trình (4.3) gọi là phương trình ñường cong nguội lạnh của ñộng cơ.

4.3 Các chế ñộ làm việc của truyền ñộng ñiện

Căn cứ vào ñặc tính phát nóng và nguội lạnh của máy ñiện, người ta chia chế ñộ làm

việc của truyền ñộng thành 3 loại: Dài hạn, ngắn hạn và ngắn hạn lặp lại.

a) Chế ñộ dài hạn:

ðó là chế ñộ làm việc của ñộng cơ có phụ tải duy trì trong thời gian dài, cho nên nhiệt

ñộ của ñộng cơ ñủ thời gian ñạt tới trị số ổn ñịnh.

Ví dụ: ðộng cơ làm việc ở chế ñộ dài hạn là các ñộng cơ kéo quạt gió, máy bơm, băng

tải trong dây chuyền sản xuất, một số truyền ñộng chính trong máy gia công kim loại.

0

P

t

0

t

τ

τ

τ =

to

ot

«®

mt τo

cP

tlv

P

cP

t

t

τ

τ«®

mtτ = oτ

0

0

to

Hình 4.1 - Chế ñộ làm việc dài hạn. Hình 4.2 - Chế ñộ làm việc ngắn hạn.


b) Chế ñộ ngắn hạn:

ðó là chế ñộ làm việc mà do phụ tải của ñộng cơ duy trì trong thời gian ngắn, thời gian

nghỉ dài, cho nên nhiệt ñộ ñộng cơ chưa kịp ñạt tới giá trị ổn ñịnh thì ñã giảm dần về giá trị

ban ñầu.

Ví dụ: ðộng cơ làm việc ở chế ñộ ngắn hạn là các ñộng cơ nâng hạ xà ở các máy cắt gọt

kim loại lớn (máy tiện ñứng, máy phay giường, máy bào giường ...), ñộng cơ ñóng mở cửa

ñập nước, ...

c) Chế ñộ ngắn hạn lặp lại:

Phụ tải làm việc có tính chất chu kỳ, thời gian làm việc và thời gian nghỉ xen kẻ nhau.

Nhiệt ñộ ñộng cơ chưa kịp tăng ñến trị số ổn ñịnh thì ñược giảm do mất tải, và khi nhiệt ñộ

ñộng cơ suy giảm chưa kịp về giá trị ban ñầu thì lại tăng lên do có tải.

Quá trình tăng giảm nhiệt ñộ liên tục lặp ñi lặp lại và cuối cùng thì nhiệt ñộ ñộng cơ

dao ñộng xung quanh một nhiệt ñộ ổn ñịnh trung bình τtb nào ñó giữa τmax và τmin.

ðối với chế ñộ làm việc ngắn hạn lặp lại của ñộng cơ, có một hệ số ñặc trưng là hệ số

thời gian ñóng ñiện tương ñối (hay hệ số tiếp ñiện tương ñối).

Hệ số thời gian ñóng ñiện tương ñối là tỷ số % giữa thời gian làm việc (tlv) và thời gian

một chu kỳ làm việc (tck).

ε% = %.

.

100kyc

lv

t

t

Trong ñó: tlv : Là thời gian làm việc có tải.

tc.ky = tlv + tnghỉ : Là thời gian của một chu kỳ.

tt

tck

lv o

0

cP

t

t0

Pc

τoτ =mt

τtb

«®τ

maxτ

τ min

Tiêu chuẩn thông thường của thời gian ñóng ñiện tương ñối của các ñộng cơ làm việc ở

chế ñộ ngắn hạn lặp lại là: 15%, 25%, 40% và 60%.

Ví dụ: ðộng cơ làm việc ở chế ñộ ngắn hạn lặp lại là các ñộng cơ nâng hạ, truyền ñộng

xe con và xe cầu ở cầu trục, các ñộng cơ kéo tời, ...

Hình 4.3 - Chế ñộ làm việc

ngắn hạn lặp lại.


4.4 Tính chọn công suất ñộng cơ cho những truyền ñộng không ñiều chỉnh tốc ñộ

ðể chọn công suất ñộng cơ, chúng ta cần phải biết ñồ thị phụ tải MC(t) và PC(t) ñã quy

ñổi về trục ñộng cơ và giá trị tốc ñộ yêu cầu.

Từ biểu ñồ phụ tải, ta tính chọn sơ bộ ñộng cơ theo công suất; tra ở trong sổ tay tra cứu

ta có ñầy ñủ tham số của ñộng cơ. Từ ñó tiến hành xây dựng ñồ thị phụ tải chính xác (trong

các chế ñộ tĩnh, khởi ñộng và hãm).

Dựa vào ñồ thị phụ tải chính xác, tiến hành kiểm nghiệm ñộng cơ ñã chọn.

4.4.1 Chọn công suất ñộng cơ làm việc dài hạn

ðộng cơ làm việc ở chế ñộ dài hạn ñược ñóng ñiện liên tục. Phụ tải của ñộng cơ có thể

là phụ tải dài hạn không ñổi hoặc phụ tải dài hạn biến ñổi.

a) Phụ tải dài hạn không ñổi hoặc thay ñổi rất ít:

ðộng cơ cần chọn phải có công suất ñịnh mức không nhỏ hơn công suất phụ tải Pñm ≥ Pc

và ωñm phù hợp với tốc ñộ yêu cầu. Thông thường cần chọn :

Pñm = (1÷1,3)Pc.

Trong trường hợp này việc kiểm nghiệm ñộng cơ ñơn giản: Không cần kiểm nghiệm

quá tải về mômen, nhưng cần phải kiểm nghiệm ñiều kiện khởi ñộng và phát nóng.

0

cP

t

cM

0

Mc cP

t

M1

2M

M3

M4

M5

M6

1M

2M

1t 2t 3t nt ot 1tckt

b) Phụ tải dài hạn biến ñổi:

ðể chọn ñược ñộng cơ phải xuất phát từ ñồ thị phụ tải tính ra giá trị trung bình của

mômen hoặc công suất.

∑

∑=

n

i

n

ii

tb

t

tM

M

0

0 ,

∑

∑=

n

i

n

ii

tb

t

tP

P

0

0

ðộng cơ chọn phải có:

Mñm = (1÷1,3)Mtb hoặc Pñm = (1÷1,3)Ptb.

ðiều kiện kiểm nghiệm: kiểm nghiệm phát nóng, quá tải về mômen và khởi ñộng.

ðiều kiện quá tải:

Mñm.kM ≥ Mc.max

Hình 4.4 - ðồ thị phụ tải: a) Phụ tải dài hạn không ñổi; b) Phụ tải dài hạn biến ñổi.

a) b)


ðiều kiện mở máy:

Mñm.kmm ≥ Mco

4.4.2 Chọn công suất ñộng cơ làm việc ngắn hạn

Trong công nghiệp, người ta chế tạo ra các loại ñộng cơ chuyên dụng ñể phục vụ ở chế

ñộ ngắn hạn với các thời gian làm việc tiêu chuẩn là 15, 30, 60 và 90 phút.

Khi chọn ñộng cơ làm việc ở chế ñộ ngắn hạn có thể sử dụng ñộng cơ dài hạn hoặc sử

dụng ñộng cơ chuyên dùng cho chế ñộ làm việc ngắn hạn. Phụ tải ngắn hạn có thể là phụ tải

ngắn hạn không ñổi hoặc phụ tải ngắn hạn biến ñổi.

a) Chọn ñộng cơ dài hạn làm việc với phụ tải ngắn hạn:

Trong trường hợp không có ñộng cơ chuyên dụng cho chế ñộ ngắn hạn, ta có thể chọn

các ñộng cơ thông thường chạy dài hạn ñể làm việc trong chế ñộ ngắn hạn. Nếu chọn ñộng cơ

dài hạn theo phương pháp thông thường có Pñm = (1÷1,3)Pc thì khi làm việc ngắn hạn trong

khoảng thời gian tlv nhiệt ñộ ñộng cơ mới tăng theo ñường 1 tới nhiệt ñộ τ1 ñã nghỉ làm việc

và sau ñó hạ nhiệt ñộ theo ñường 2 ñến nhiệt ñộ môi trường τmt.

P

tτ

0

ot

τ =τmt o

τ«®

0

P

lv

t

c

t

τ1

τ'«®

21

3

Rõ ràng việc này gây lãng phí vì không

tận dụng hết khả năng chịu nhiệt (tới nhiệt ñộ

τôñ) của ñộng cơ.

Vì vậy khi dùng ñộng cơ dài hạn ñể làm

việc ở chế ñộ ngắn hạn, cần chọn công suất

ñộng cơ nhỏ hơn ñể ñộng cơ phải làm việc

quá tải trong thời gian ñóng ñiện tlv. ðường

cong tăng nhiệt ñộ khi quá tải sẽ là ñường 3.

ðộng cơ sẽ tăng nhiệt ñộ nhanh hơn nhưng

khi kết thúc thời gian làm việc, nhiệt ñộ của

ñộng cơ không ñược quá nhiệt ñộ τôñ cho

phép.

ðể chọn một ñộng cơ dài hạn làm việc với phụ tải ngắn hạn, ta cần làm theo các bước

sau:

- Giả thiết một hệ số quá tải k.

- Khi ñó, dựa vào công suất làm việc yêu cầu Plv ta có thể chọn sơ bộ công suất ñộng cơ

dài hạn sử dụng:

ðối với phụ tải ngắn hạn không ñổi:

Pñm = k

Plv hoặc Mñm = k

M lv

ðối với phụ tải biến ñổi:

Pñm = k

Pdt hoặc Mñm = k

M dt

Các ñại lượng ñẳng trị: Pñt và Mñt ñược tính:


Mñt =

∑

∑

n

j

j

n

j

jj

t

tM .2

và Pñt =

∑

∑

n

j

j

n

j

jj

t

tP .2

- Từ ñó có thể xác dịnh sơ bộ thời gian làm việc tlv.tt của ñộng cơ vừa chọn.

ðộng cơ vừa chọn sơ bộ phải ñáp ứng ñược yêu cầu: Phát nóng của ñông cơ ñạt giá trị

cho phép (ñường 1):

ñm

ñmbññmkñ

ñm

ñmcfôñ

A

PP

A

P ..

.

∆+∆=

∆=∆τ

∆Pkñ.ñm : Tổn thất không ñổi ñịnh mức.

∆Pbñ.ñm : Tổn thất biến ñổi ñịnh mức.

Giá trị phát nóng ổn ñịnh khi ñộng cơ làm việc với công suất Plv (làm việc quá tải) theo

ñường 3 là:

ñm

ñmbññmkñ

ñm

lvôñ

A

PkP

A

P .

2

. .'

∆+∆=

∆=∆τ

Xuất phát từ ñường cong phát nóng 3, ta có thể xác ñịnh ñược:

)1(/'

.maxnlv Tt

ôñcfôñ e−

−∆==∆ τττ

- ðặt ñmbñ

ñmkñ

P

P

.

.

∆

∆=γ , sau khi biến ñổi ta có:

γγ

−−

+=

− nlv Ttñmlve

MM/

1

1 (*)

Giá trị Mlv tìm ñược ở trên không ñược vượt quá giá trị cho phép theo ñiều kiện về quá

tải mômen của ñộng cơ.

Từ biểu thức (*) ở trên có thể tìm ñược thời gian làm việc, trong thời gian này, ñộng cơ

có thể làm việc với mômen làm việc Mlv:

22

2

.

..

1

ñmlv

lvñm

n

ttlvMM

MM

Tt

−=

- Việc tính chọn ñó ñược lặp ñi lặp lại nhiều lần sao cho thời gian làm việc tính toán tlv.tt

phù hợp với thời gian làm việc ngắn hạn yêu cầu tlv.yc. Nếu tlv.tt lớn hơn (hay nhỏ hơn) thời

gian làm việc ngắn hạn yêu cầu tlv.yc thì phải tăng (hay giảm) hệ số quá tải giả thiết k và tính

lại.

b) Chọn ñộng cơ ngắn hạn làm việc với phụ tải ngắn hạn:

Với phụ tải ngắn hạn không ñổi, ñộng cơ ñược chọn cần thỏa mãn ñiều kiện:

Mñm = (1,1 ÷ 1,3).MC

hoặc: Pñm = (1,1 ÷ 1,3).PC

với thời gian làm việc tiêu chuẩn bằng hoặc lớn hơn chút ít thời gian làm việc thực:

Ttc ≥ tlv


Với phụ tải ngắn hạn biến ñổi, cần tính mômen hoặc công suất ñẳng trị rồi chọn ñộng cơ

thỏa mãn:

Mñm = (1,1 ÷ 1,3).Mñt

Pñm = (1,1 ÷ 1,3).Pñt

với thời gian làm việc tiêu chuẩn bằng hoặc lớn hơn chút ít tổng thời gian làm việc thực:

Ttc ≥ ∑tlvi

4.4.3 Chọn công suất ñộng cơ làm việc ngắn hạn lặp lại

Phụ tải ngắn hạn lặp lại cũng có thể là không ñổi hoặc biến ñổi. Nhiệt ñộ của ñộng cơ

sau một thời gian sẽ ñạt một giá trị trung bình giữa 2 nhiệt ñộ τmax và τmin.

Cũng tương tự như trong trường hợp phụ tải ngắn hạn, ta có thể chọn ñộng cơ dài hạn

làm việc với phụ tải ngắn hạn lặp lại, hoặc chọn ñộng cơ chuyên dụng ngắn hạn lặp lại.

Chọn ñộng cơ chuyên dụng làm việc ở chế ñộ ngắn hạn lặp lại:

ðộng cơ ngắn hạn lặp lại, ñược chế tạo chuyên dụng có ñộ bền cơ khí cao, quán tính

nhỏ (ñể ñảm bảo chế ñộ khởi ñộng và hãm thường xuyên) và khả năng quá tải lớn (từ

2,5÷3,5). ðồng thời ñược chế tạo chuẩn với thời gian ñóng ñiện ε% = 15%, 25%, 40% và

60%.

ðộng cơ ñược chọn cần ñảm bảo 2 tham số:

Pñm chọn ≥ Plv

ε%ñm chọn phù hợp với ε% làm việc.

Trong trường hợp εlv% không phù hợp với ε%ñm chọn thì cần hiệu chỉnh lại công suất

ñịnh mức theo công thức:

Pñm chọn = Plv

chondm

lv

.%

%

ε

ε

Sau ñó phải kiểm tra về mômen quá tải, mômen khởi ñộng và phát nóng.

Chọn ñộng cơ dài hạn làm việc ở chế ñộ ngắn hạn lặp lại:

Trường hợp này, ñộng cơ chạy dài hạn ñược chọn với công suất nhỏ hơn ñể tận dụng

khả năng chịu nhiệt. ðộng cơ chạy dài hạn ñược coi là có thời gian ñóng ñiện tương ñối 100%

nên công suất ñộng cơ cần chọn sẽ là:

Pñm.chọn = Plv

%100

%lvε

4.5 Tính chọn công suất ñộng cơ cho truyền ñộng có ñiều chỉnh tốc ñộ ðể tính chọn công suất ñộng cơ trong trường hợp này cần phải biết những yêu cầu cơ

bản sau:

a) ðặc tính phụ tải Pyc(ω), Myc(ω) và ñồ thị phụ tải: Pc(t), Mc(t), ω(t);

b) Phạm vi ñiều chỉnh tốc ñộ: ωmax và ωmin.

c) Loại ñộng cơ (một chiều hoặc xoay chiều) dự ñịnh chọn.

d) Phương pháp ñiều chỉnh và bộ biến ñổi trong hệ thống truyền ñộng cần phải ñịnh

hướng xác ñịnh trước.


Hai yêu cầu trên nhằm xác ñịnh những tham số Pycmax và Mycmax.

Ví dụ ñối với phụ tải truyền ñộng yêu cầu trong phạm vi ñiều chỉnh, P = hằng số. Ta có

công suất yêu cầu cực ñại Pmax=Pñm = const, nhưng mômen yêu cầu cực ñại lại phụ thuộc vào

phạm vi ñiều chỉnh Mmax=min

dmP

ω.

ðối với phụ tải truyền ñộng yêu cầu trong phạm vi ñiều chỉnh M = const. Ta có công

suất yêu cầu cực ñại Pmax=Mñm.ωmax.

Hai yêu cầu về loại ñộng cơ và loại truyền ñộng có ý nghĩa ñặc biệt quan trọng. Nó xác

ñịnh kích thước công suất lắp ñặt truyền ñộng, bởi vì hai yêu cầu này cho biết hiệu suất truyền

ñộng và ñặc tính ñiều chỉnh Pñc(ω), Mñc(ω) của truyền ñộng. Thông thường các ñặc tính này

thường phù hợp với ñặc tính phụ tải yêu cầu Pyc(ω), Myc(ω).

Tuy vậy có trường hợp, người ta thiết kế hệ truyền ñộng có ñặc tính ñiều chỉnh không

phù hợp chỉ vì mục ñích ñơn giản cấu trúc ñiều chỉnh.

Ví dụ: ðối với tải P = const, khi sử dụng ñộng cơ một chiều, phương pháp ñiều chỉnh

thích hợp là ñiều chỉnh từ thông kích từ. Nhưng ta dùng phương pháp ñiều chỉnh ñiện áp phần

ứng thì khi tính chọn công suất ñộng cơ cần phải xét yêu cầu Mmax. Như vậy công suất ñộng

cơ lúc ñó không phải là Pñm = Pyc mà là:

P1ñm = Mmax.ωmax = cyP /

min

max .ω

ω = D.Py/c

Như vậy công suất ñặt sẽ lớn hơn D lần so với Py/c.

Mặt khác việc tính chọn công suất ñộng cơ còn phụ thuộc vào phương pháp ñiều chỉnh

tốc ñộ, ví dụ cùng một loại ñộng cơ như ñộng cơ không ñồng bộ, mỗi phương pháp ñiều chỉnh

khác nhau có ñặc tính hiệu suất truyền ñộng khác nhau, phương pháp ñiều chỉnh ñiện áp dùng

Thyristor có hiệu suất thấp so với phương pháp ñiều chỉnh tần số dùng bộ biến ñổi Thyristor.

Vì vậy khi tính chọn công suất ñộng cơ bắt buộc phải xét tới tổn thất công suất ∆P và

tiêu thụ công suất phản kháng Q trong suốt dải ñiều chỉnh.

Do vậy việc tính chọn công suất ñộng cơ cho truyền ñộng có ñiều chỉnh tốc ñộ cần gắn

với một hệ truyền ñộng cho trước ñể có ñầy ñủ các yêu cầu cơ bản cho việc tính chọn.

4.6 Kiểm nghiệm công suất ñộng cơ

Việc tính chọn công suất ñộng cơ ở các phần trên ñược coi là giai ñoạn chọn sơ bộ ban

ñầu. ðể khẳng ñịnh chắc chắn việc tính chọn ñó là chấp nhận ñược ta cần kiểm nghiệm lại

việc tính chọn ñó.

Yêu cầu về kiểm nghiệm việc tính chọn công suất ñộng cơ gồm có:

- Kiểm nghiệm phát nóng: ∆υ ≤ ∆υcf.

- Kiểm nghiệm quá tải về mômen: Mñm.ñcơ > Mcmax

- Kiểm nghiệm mômen khởi ñộng: Mkñ. ñcơ ≥ Mc mở máy

Ta thấy rằng việc kiểm nghiệm theo yêu cầu quá tải về mômen và mômen khởi ñộng có

thể thực hiện dễ dàng. Riêng về yêu cầu kiểm nghiệm phát nóng là khó khăn, không thể tính

toán phát nóng ñộng cơ một cách chính xác ñược (vì tính toán phát nóng của ñộng cơ là bài

toán phức tạp).


CH¦¥NG 5CH¦¥NG 5CH¦¥NG 5CH¦¥NG 5 ÇC PHÇN Tö KHèNG CHÕ Tù §éNGÇC PHÇN Tö KHèNG CHÕ Tù §éNGÇC PHÇN Tö KHèNG CHÕ Tù §éNGÇC PHÇN Tö KHèNG CHÕ Tù §éNG TRUYÒN §éNG §IÖN TRUYÒN §éNG §IÖN TRUYÒN §éNG §IÖN TRUYÒN §éNG §IÖN

Các phần tử khống chế là các phần tử tham gia vào mạch khống chế ñể khống chế một hệ Tðð với chức năng ñiều khiển hoặc bảo vệ. Khống chế có thể là bằng tay hoặc tự ñộng. Mỗi phần tử khống chế có thể chỉ giữ chức năng ñiều khiển hoặc chức năng bảo vệ hoặc giữ ñồng thời cả hai chức năng.

5.1 Các phần tử bảo vệ

5.1.1 Cầu chảy

Cầu chảy là một loại khí cụ dùng ñể bảo vệ cho thiết bị ñiện và tránh lưới ñiện khỏi

dòng ñiện ngắn mạch (hay còn gọi là ñoản mạch, chập mạch).

Bộ phận cơ bản của cầu chảy là dây chảy. Dây chảy thường làm bằng các chất có nhiệt

ñộ nóng chảy thấp. Với những dây chảy trong mạch có dòng ñiện làm việc lớn, có thể làm

bằng các chất có nhiệt ñộ nóng chảy cao nhưng tiết diện nhỏ thích hợp.

Dây chảy thường là những dây chì tiết diện tròn hoặc bằng các lá chì, kẽm, hợp kim chì

thiếc, nhôm hay ñồng ñược dập, cắt theo các hình dạng như hình 5.1. Dây chảy ñược kẹp chặt

bằng vít vào ñế cầu chảy, có nắp cách ñiện ñể tránh hồ quang bắn tung tóe ra xung quanh khi

dây chảy ñứt.

t(s)

I(A)0

lK

2

1

3

i®m ghi

ðặc tính cơ bản của dây chảy là ñặc tính thời gian - dòng ñiện A-s như ñường 1 hình

5.2. Dòng ñiện qua dây chảy càng lớn, thời gian chảy ñứt càng nhỏ.

ðể bảo vệ ñược ñối tượng cần bảo vệ với một dòng ñiện nào ñó trong mạch, dây chảy

phải ñứt trước khi ñối tượng bị phá huỷ. Do ñó, ñường ñặc tính A - s của dây chảy là ñường 1

phải nằm dưới ñặc tính của ñối tượng cần bảo vệ (ñường 2).

Thực tế thì dây chảy thường có ñặc tính như ñường 3. Như vậy trong miền quá tải lớn,

ñường 3 thấp hơn ñường 2 thì cầu chảy bảo vệ ñược ñối tượng. Ngược lại trong miền quá tải

nhỏ (1,5÷2)Iñm, cầu chảy không bảo vệ ñược ñối tượng, trường hợp này dòng quá tải nhỏ, sự

phát nóng của dây chảy tỏa ra môi trường là chủ yếu nên không ñủ làm chảy dây.

Hình 5.1 - Một số hình dạng dây chảy lá.

Hình 5.2 - ðặc tính A-s của dây chảy.


Trị số dòng ñiện mà dây chảy ñứt ñược gọi là dòng ñiện giới hạn. Rõ ràng cần có Igh >

I®m ñể dây chảy không bị ñứt khi làm việc với dòng ñiện ñịnh mức.

- ðối với dây chảy chì: dmI

Igh = (1,25 ÷ 1,45)

CC

- Dây chảy hợp kim chì thiếc: dmI

Igh = 1,15

- Dây chảy ñồng: dmI

Igh = (1,6 ÷ 2)

5.1.2 Rơle nhiệt

Rơle nhiệt là phần tử dùng ñể bảo vệ các thiết bị ñiện (ñộng cơ) khỏi bị quá tải.

Rơle nhiệt có dòng ñiện làm việc tới vài trăm Ampe, ở lưới ñiện một chiều tới 440V và

xoay chiều tới 500V, tần số 50Hz.

Nguyên lý cấu tạo của rơle nhiệt ñược biểu diễn ở hình 5.4. Mạch lực cần bảo vệ quá tải

ñược mắc nối tiếp với phần tử ñốt nóng 1. Khi có dòng ñiện phụ tải chảy qua, phần tử ñốt

nóng 1 sẽ nóng lên và tỏa nhiệt ra xung quanh. Băng kép 2 khi bị ñốt nóng sẽ cong lên trên,

rời khỏi ñầu trên của ñòn xoay 3. Lò xo 6 sẽ kéo ñòn xoay 3 ngược chiều kim ñồng hồ. ðầu

dưới ñòn xoay 3 sẽ quay sang phải và kéo theo thanh cách ñiện 7. Tiếp ñiểm thường ñóng 4

mở ra, cắt mạch ñiều khiển ñối tượng cần bảo vệ.

Khi sự cố quá tải ñã ñược giải quyết, băng kép 2 nguội và cong xuống nhưng chỉ tỳ lên

ñầu trên của ñòn xoay 3 nên tiếp ñiểm 4 không thể tự ñóng lại ñược. Muốn rơle hoàn toàn trở

về trạng thái ban ñầu ñể tiếp tục nhiệm vụ bảo vệ quá tải, phải ấn nút hồi phục 5 ñể ñẩy ñòn

xoay 3 quay thuận chiều kim ñồng hồ và ñầu tự do của băng kép sẽ tụt xuống giữ ñòn xoay 3

ở vị trí ñóng tiếp ñiểm 4.

ðặc tính thời gian - dòng ñiện (A-s): Dòng ñiện quá tải càng lớn thì thời gian tác ñộng

của rơle nhiệt càng ngắn.

Hình 5.3 - Ký hiệu cầu chảy trên sơ ñồ ñiện.

Hình 5.4 - Nguyên lý cấu tạo và làm việc của rơle nhiệt.


0®mi

i

t

RN

a) b)

Trong thực tế sử dụng, dòng ñiện ñịnh mức của rơle nhiệt thường ñược chọn bằng dòng

ñiện ñịnh mức của ñộng cơ ñiện cần ñược bảo vệ quá tải, sau ñó chỉnh ñịnh giá trị của dòng

ñiện tác ñộng là: Itñ = (1,2 ÷ 1,3)Iñm

Tác ñộng của rơle nhiệt bị ảnh hưởng của môi trường xung quanh, khi nhiệt ñộ môi

trường xung quanh tăng, rơle nhiệt sẽ tác ñộng sớm hơn nghĩa là dòng ñiện tác ñộng bị giảm.

Khi ñó cần phải hiệu chỉnh lại Itñ.

Rơle bảo vệ quá nhiệt loại LR9F của hãng Schneider Electric:

+ Sơ ñồ nối bảo vệ (cho ñộng cơ xoay chiều):

(1) Thiết bị ngắt khi quá tải nhiệt; (2) Báo ñộng quá nhiệt; (3) ðặt (ñiều chỉnh) dòng ñiện.

(4) Mạch chuyên dụng.

Hình 5.5 - ðặc tính thời gian dòng ñiện của rơle nhiệt.

Hình 5.6 - Ký hiệu của rơle nhiệt. a) Phần tử ñốt nóng; b) tiếp ñiểm thường

ñóng có nút hồi phục.


5.1.3 Áptômat

Áptômat là khí cụ ñiện ñóng mạch bằng tay và cắt mạch tự ñộng khi có sự cố như: Quá

tải, ngắn mạch, sụt áp...

ðôi khi trong kỹ thuật cũng sử dụng áptômat ñể ñóng cắt không thường xuyên các mạch

ñiện làm việc ở chế ñộ bình thường.

Kết cấu các áptômat rất ña dạng và ñược chia theo chức năng bảo vệ: áptômat dòng

ñiện cực ñại, áptômat dòng ñiện cực tiểu, áptômat ñiện áp thấp, áptômat công suất ngược...

Hình 5.7 trình bày nguyên lý làm việc của một áptômat dòng ñiện cực ñại. Áptômat

dòng ñiện cực ñại ñược dùng ñể bảo vệ mạch ñiện khi quá tải và khi ngắn mạch.

Hình 5.7 - Nguyên lý làm việc của aptômát dòng ñiện cực ñại.

Hình 5.8 - Ký hiệu của aptômát trên sơ ñồ ñiện.


Sau khi ñóng áptômat bằng tay, áptômat cấp ñiện cho mạch cần ñược bảo vệ. Lúc này

mấu của các chốt ở ñầu cần 4 và ñòn 5 móc vào nhau ñể giữ tiếp ñiểm ñộng tỳ vào tiếp ñiểm

tĩnh. Khi dòng ñiện vượt quá chỉ số chỉnh ñịnh của áptômat qua lực căng của lò xo 3, cuộn

ñiện từ 1 nối tiếp với mạch lực sẽ ñủ lực, thắng lực cản của lò xo 3 và hút nắp từ ñộng 2, làm

cần 4 quay nhả móc chốt. Lò xo 6 kéo rời tiếp ñiểm ñộng ra khỏi tiếp ñiểm tĩnh ñể cắt mạch.

Chỉnh ñịnh dòng ñiện cực ñại có thể bằng nhiều cách, chẳng hạn qua chỉnh lực căng lò

xo 3 tăng theo dòng ñiện cực ñại mà áptômat phải cắt.

Ký hiệu của áptômat trên sơ ñồ ñiện như hình 5.8.

5.2 Các phần tử ñiều khiển

5.2.1 Công tắc

Công tắc là khí cụ ñóng - cắt bằng tay hoặc bằng tác ñộng cơ khí ở lưới ñiện hạ áp.

Công tắc có loại thường hở hoặc thường kín, có loại dùng ñể ñóng cắt trực tiếp mạch

chiếu sáng hay mạch ñộng lực có công suất nhỏ, có loại chỉ dùng trong mạch ñiều khiển.

Hình dáng, cấu tạo của công tắc rất ña dạng song về nguyên lý ñều có các tiếp ñiểm

ñộng và tĩnh mà ở vị trí này của công tắc thì tiếp ñiểm ñộng tiếp xúc với tiếp ñiểm tĩnh, còn ở

vị trí khác thì tiếp ñiểm ñộng rời khỏi tiếp ñiểm tĩnh. Do vậy, mạch ñiện ñược nối thông hoặc

bị cắt tuỳ theo vị trí của công tắc. Số các tiếp ñiểm của các loại công tắc cũng nhiều ít khác

nhau tuỳ theo mục ñích sử dụng. Việc ñóng cắt các tiếp ñiểm cũng có thể theo các nguyên tắc

cơ khí khác nhau: có loại lẫy, có loại xoay..

CT

NO

NC

Công tắc hành trình ñược lắp ñặt tại một vị trí trên hành trình nào ñó trong một hệ Tðð

ñể ñóng, cắt mạch ñiều khiển. Nó ñược dùng ñể ñiều khiển Tðð theo vị trí hoặc ñể bảo vệ,

ñảm bảo an toàn cho một chuyển ñộng ở cuối hành trình.

Một số loại công tắc hành trình của hãng Schneider:

a) b)

Hình 5.9 - Ký hiệu tiếp ñiểm công tắc trên sơ ñồ ñiện. a) Tiếp ñiểm công tắc; b) Tiếp ñiểm công tắc hành trình.


5.2.2 Nút ấn

Nút ấn (hay nút bấm, nút ñiều khiển) dùng ñể ñóng-cắt mạch ở lưới ñiện hạ áp.

Nút ấn thường ñược dùng ñể ñiều khiển các rơle, côngtắctơ, chuyển ñổi mạch tín hiệu,

bảo vệ... Sử dụng phổ biến nhất là dùng nút ấn trong mạch ñiều khiển ñộng cơ ñể mở máy,

dừng và ñảo chiều quay.

Hình 5.10 trình bày kết cấu 1 số nút ấn và kí hiệu của chúng trên bản vẽ ñiện.

Một số loại nút ấn thường ñóng dùng trong mạch bảo vệ hoặc mạch dừng còn có chốt

khóa. Khi bị ấn, nút tự giữ trạng thái bị ấn. Muốn xóa trạng thái này, phải xoay nút ñi một góc

nào ñó.

5.2.3 Cầu dao

Cầu dao là khí cụ ñóng-cắt mạch ñiện bằng tay ở lưới ñiện hạ áp. Cầu dao là khí cụ ñiện

phổ biến trong dân dụng và trong công nghiệp và ñược dùng ở mạch công suất nhỏ với số lần

ñóng cắt rất nhỏ.

Khi ngắt cầu dao, thường xảy ra hồ quang mạnh. ðể dập tắt hồ quang nhanh, cần phải

kéo lưỡi dao ra khỏi kẹp nhanh. Tốc ñộ kéo tay không thể nhanh ñược nên người ta làm thêm

lưỡi dao phụ như hình ... Lưỡi dao phụ 3 cùng lưỡi dao chính 1 kẹp trong kẹp 2 lúc ñầu dẫn

ñiện. Khi ngắt, tay kéo lưỡi dao chính 1 ra trước còn lưỡi dao phụ 3 vẫn bị kẹp lại trong kẹp 2.

Lò xo 4 bị kéo căng và tới một mức nào ñó sẽ bật nhanh, kéo lưỡi dao phụ 3 ra khỏi kẹp 2. Do

vậy, hồ quang sẽ bị kéo dài nhanh và bị dập tắt trong thời gian ngắn.

Cầu dao có thể là một cực, hai cực hoặc ba, bốn cực và có thể ñóng chỉ về một ngả hoặc

ñóng về hai ngả. Ký hiệu các cầu dao như trên hình vẽ...

Cầu dao ñược phân loại theo ñiện áp (250V, 500V,..), theo dòng ñiện (5A, 10A,..) và có

loại hở, có loại có hộp bảo vệ. Cầu dao thường dùng kết hợp với cầu chảy ñể bảo vệ khỏi

ngắn mạch.

a)

b)

Hình 5.10 - a) Nguyên lý cấu tạo của nút ấn thường ñóng, thường mở, và kết hợp; b) Ký hiệu nút ấn thường mở, thường ñóng.


CD

CC

5.2.4 Bộ khống chế

Bộ khống chế là khí cụ dùng ñể ñiều khiển gián tiếp (qua mạch ñiều khiển) hoặc ñiều

khiển trực tiếp (qua mạch ñộng lực) các thiết bị ñiện.

Bộ khống chế ñiều khiển gián tiếp còn gọi là bộ khống chế từ hay khống chế chỉ huy.

Bộ khống chế ñiều khiển trực tiếp còn gọi là bộ khống chế ñộng lực.

Bộ khống chế là khí cụ ñóng-cắt ñồng thời nhiều mạch (ñiều khiển hoặc ñộng lực hoặc

cả ñiều khiển lẫn ñộng lực) nhờ tay quay hay vô lăng quay ñể ñiều khiển một quá trình nào ñó

như mở máy, ñiều chỉnh tốc ñộ, ñảo chiều, hãm ñiện...

Về nguyên lý có hai loại bộ khống chế:

- Bộ khống chế ñộng lực khi mà các tiếp ñiểm của nó ñóng - cắt trực tiếp các phần tử

trong mạch ñộng lực của hệ truyền ñộng. Nó thường dùng ñể khống chế các ñộng cơ truyền

ñộng các cơ cấu máy sản xuất có công suất nhỏ với chế ñộ làm việc nhẹ nhàng hoặc trung

bình.

- Bộ khống chế từ gồm bộ khống chế chỉ huy và hệ thống rơle và côngtăctơ.

Các tiếp ñiểm của bộ khống chế chỉ huy ñóng – cắt các phần tử trong mạch lực của hệ

truyền ñộng một cách gián tiếp thông qua hệ thống tiếp ñiểm của các phần tử trung gian như

rơle và côngtăctơ. Bộ khống chế từ thường dùng ñể ñiều khiển các ñộng cơ truyền ñộng các

cơ cấu máy sản xuất có công suất trung bình và lớn làm việc trong chế ñộ nặng nề và rất nặng

nề với số lần ñóng cắt ñiện lớn (hơn 600 lần/giờ).

Hình 5.11 - Cầu dao 2 cực. Hình 5.12 - Cầu dao có lưỡi dao phụ.

Hình 5.13 - Ký hiệu cầu dao trên sơ ñồ ñiện.


Ngoài ra bộ khống chế ñược chia ra theo dòng ñiện một chiều hoặc xoay chiều và tuỳ

theo cấu tạo còn có bộ khống chế hình trống hay bộ khống chế hình cam.

Hình 5.14 trình bày nguyên lý cấu tạo một bộ khống chế hình trống. Tang trống 1 có

trục quay 2 ñược quay từng vị trí nhờ vôlăng 3. Trên tang trống có gắn các ñoạn vành trượt 4

(vành tiếp xúc ñộng). Các vành này có thể ñược nối với nhau bằng thanh nối 6. Do vậy mà

các má ñồng tiếp xúc tĩnh 7 và 8 gắn trên thanh 11 có thể ñược nối liền mạch qua hai vành

tiếp xúc ñộng 4 và 5 ở một góc quay tương ứng nào ñó. Vị trí quay ñược chỉ trên ñĩa chia ñộ

cố ñịnh 12.

1 2 301'2'3'

7 8

9 10

Sơ ñồ nối tiếp ñiểm cho trên hình 5.14b. Các dấu chấm chỉ rõ vị trí của bộ khống chế

mà các tiếp ñiểm tương ứng ñược nối thông. Những tiếp ñiểm không có dấu chấm thì các tiếp

ñiểm bị mở. Ví dụ như trên hình 5.14b thì tiếp ñiểm 9,10 ñược nối thông tại các vị trí 3', 0, 1,

2 và 3.

Bộ khống chế hình trống có kết cấu cồng kềnh, phức tạp và chương trình ñóng-ngắt

tiếp ñiểm không thay ñổi ñược. Bộ khống chế hình cam khắc phục ñược một phần nhược

ñiểm trên.

Hình 5.15 cho nguyên lý cấu tạo của một bộ khống chế hình cam kiểu vôlăng. Cấu tạo

của nó gồm nhiều ñơn nguyên (hình 5.15b) lắp trên trục gắn với vôlăng quay có vỏ bảo vệ

bằng ximăng amiăng 3. Cấu tạo của một ñơn nguyên gồm tiếp ñiểm tĩnh 1 gắn trên giá ñỡ 10

là chất cách ñiện. Tiếp ñiểm ñộng 9 gắn trên tay ñòn 8, có thể quay xung quanh trục 5. ðầu

cuối của tay ñòn 8 có con lăn 6 và bánh cam 2 lắp trên trục 7. Khi quay vôlăng 4, bánh cam 2

sẽ ép vào con lăn 6 (phần lồi của bánh cam 2) làm cho tay ñòn 8 quay ñi và tiếp ñiểm 9 và 1

sẽ hở ra và ngược lại ở phần lõm của cam 2, tiếp ñiểm 9 và 1 kín.

Bộ khống chế hình cam có tần số ñóng cắt lớn (vài ngàn lần/giờ) hơn bộ khống chế

hình trống (vài trăm lần/giờ) và thao tác dứt khoát hơn bộ khống chế hình trống do lực tiếp

xúc khỏe hơn.

Lựa chọn một bộ khống chế phải căn cứ vào ñiện áp ñịnh mức của mạch thao tác và

quan trọng hơn là dòng ñiện cho phép ñi qua các tiếp ñiểm ở chế ñộ làm việc liên tục và ngắn

hạn lặp lại (liên quan ñến tần số ñóng-cắt/giờ).

Hình 5.14 - Bộ khống chế hình trống: a) Cấu tạo; b) Sơ ñồ tiếp ñiểm.

a)

b)


Trị số dòng ñiện của tiếp ñiểm bộ khống chế ñộng lực thường ñược chọn với hệ số dự

trữ là 1,2 ñối với dòng ñiện một chiều:

I = 31021U

P., , (A)

và là 1,3 ñối với dòng xoay chiều:

I = 3103

31U

P., , (A)

Trong ñó P là công suất ñộng cơ ñiện (kW), U là ñiện áp ñịnh mức nguồn cung cấp.

5.2.5 Công tắc tơ

Côngtắctơ là khí cụ ñiện ñiều khiển từ xa dùng ñể ñóng-cắt các mạch ñiện ñộng lực ở

ñiện áp tới 500V và các dòng ñiện tới vài trăm, vài nghìn ampe.

Tuỳ theo dòng ñiện sử dụng, côngtắctơ chia ra loại một chiều và loại xoay chiều.

Phần tử chính của một côngtắctơ là cuộn hút ñiện từ K và hệ thống các tiếp ñiểm. Khi

cuộn K không có ñiện, lò xo kéo cần C mở các tiếp ñiểm ñộng lực (tiếp ñiểm chính) a, b, c và

tiếp ñiểm phụ 1, ñóng tiếp ñiểm phụ 2. Các tiếp ñiểm 1, a, b, c gọi là tiếp ñiểm thường mở.

Tiếp ñiểm 2 gọi là tiếp ñiểm thường ñóng.

Hình 5.15 - Bộ khống chế hình cam.


Khi cấp ñiện cho cuộn K, miếng sắt Fe bị hút, kéo căng lò xo LX và cần C sẽ ñóng các

tiếp ñiểm a, b, c, 1 và mở tiếp ñiểm 2.

Tuỳ theo mục ñích sử dụng mà các tiếp ñiểm ñược nối vào mạch lực hay mạch ñiều

khiển một cách thích hợp.

Một số loại Côngtăctơ của hãng Melin Gerin:

hoặc hoặc

; ;

5.3 Rơle

Rơle là loại khí cụ ñiện tự ñộng dùng ñể ñóng-cắt mạch ñiều khiển, hoặc mạch bảo vệ,

ñể liên kết giữa các khối ñiều khiển khác nhau, thực hiện các thao tác logic theo một quá trình

công nghệ.

Rơle có rất nhiều loại với các nguyên lý làm việc và chức năng khác nhau. Các rơle

ñược phân loại theo nhiều cách sau:

Hình 5.16 - Nguyên lý cấu tạo của một côngtắctơ.

Loại một tiếp ñiểm và hai tiếp ñiểm

Loại 4 tiếp ñiểm


- Theo nguyên lý làm việc có: rơle ñiện từ, rơle từ ñiện, rơle ñiện ñộng, rơle cảm ứng,

rơle nhiệt, rơle quang, rơle ñiện tử...

- Theo ñại lượng ñiện ñầu vào có: rơle dòng ñiện, rơle ñiện áp, rơle công suất, rơle tổng

trở, rơle tần số, rơle lệch pha...

- Theo dòng ñiện có: rơle một chiều, rơle xoay chiều.

- Theo nguyên lý tác ñộng của cơ cấu chấp hành có: rơle tiếp ñiểm và rơle không tiếp

ñiểm.

- Theo trị số và chiều ñại lượng ñầu vào có: rơle cực ñại, rơle cực tiểu, rơle sai lệch, rơle

hướng...

- Theo cách mắc cơ cấu thu (như cuộn hút trong rơle ñiện từ) vào mạch, rơle ñược chia

ra: rơle sơ cấp (cơ cấu thu nối thẳng vào mạch) và rơle thứ cấp (cơ cấu thu nối vào mạch qua

biến áp, biến dòng hay ñiện trở).

5.3.1 Rơle ñiện từ

Rơle ñiện từ là loại rơle ñơn giản nhất và dùng rộng rãi nhất. Rơle làm việc dựa trên

nguyên lý ñiện từ và về kết cấu, nó tương tự như côngtắctơ nhưng chỉ ñóng-cắt mạch ñiện

ñiều khiển, không trực tiếp dùng trong mạch lực.

Hình 5.17a trình bày nguyên lý kết cấu một rơle ñiện từ một chiều kiểu bản lề. Cuộn

nam châm ñiện 1 quấn quanh lõi sắt 2. Hai ñầu dây cuộn 1 nối ra 2 chấu cắm 8. Nắp từ ñộng 3

ñược lò xo 4 kéo bật lên ñể tiếp ñiểm ñộng 5 (tiếp ñiểm chung COM) tỳ vào tiếp ñiểm tĩnh 6

thành tiếp ñiểm thường kín NC, còn tiếp ñiểm tĩnh 7 bị hở mạch (tiếp ñiểm thường mở NO).

Khi cuộn ñiện từ ñược cấp ñiện, nó sẽ hút nắp từ ñộng và tiếp ñiểm NO ñược nối với tiếp

ñiểm COM, tiếp ñiểm NC bị ngắt khỏi tiếp ñiểm COM.

Hình 5.17b là nguyên lý làm việc của một rơle ñiện từ dạng piston với tiếp ñiểm ñộng

dạng bắc cầu 2. Cuộn hút rơle 1 là xoay chiều.

Qua cách làm việc của rơle ñiện từ, ta có thể thấy một rơle có 3 phần chính: cơ cấu thu,

cơ cấu trung gian và cơ cấu chấp hành.

- Cuộn hút ñiện từ là cơ cấu thu vì nó tiếp nhận tín hiệu ñầu vào (dòng ñiện, ñiện áp) và

khi ñạt một giá trị xác ñịnh nào ñó thì rơle tác ñộng.

Hình 5.17 - Nguyên lý kết cấu của rơle ñiện từ. a) b)


- Mạch từ là cơ cấu trung gian vì nó giúp tạo lực hút của cuộn nam châm (cuộn ñiện

từ). Khi cuộn dây này có ñiện và so sánh với lực ñặt trước bởi lò xo phản hồi ñể hút và truyền

kết quả tác ñộng tới cơ cấu chấp hành.

- Hệ thống tiếp ñiểm là cơ cấu chấp hành vì nó truyền tín hiệu cho mạch ñiều khiển.

Quan hệ giữa ñầu vào và ñầu ra: Khi tín hiệu ñầu vào là X (ñiện áp, dòng ñiện) ñạt tới

một giá trị tác ñộng X = X2 = Xtñ (tác ñộng ≡ hút) thì rơle hút vì lực ñiện từ thắng lực lò xo và

ñại lượng ñầu ra y (ñiện áp, dòng ñiện tăng ñột biến từ Y1 lên Y2 do tiếp ñiểm cơ cấu chấp

hành ñóng. Sau ñó, có tăng lượng vào X > X2 thì Y2 vẫn giữ nguyên. Khi giảm tín hiệu vào

ñến X = Xtñ thì rơle vẫn hút do lực từ vẫn lớn hơn lực lò xo. Tới một giá trị X1 = Xnhả < Xtñ thì

lực lò xo phản hồi thắng lực hút ñiện từ, cuộn hút rơle nhả, mở tiếp ñiểm ñể cẳt mạch. Tín

hiệu ra giảm từ Y2 về Y1. Sau ñó X tiếp tục giảm X < X1 thì Y vẫn giữ giá trị không ñổi là Y1.

0 X

Y

Y2

Y1

X = X1 nh X = X2 t®

Hệ số nhả của rơle là tỷ số:

knh = td

nh

X

X

ðối với rơle cực ñại: knh < 1

Rơle cực tiểu: knh > 1

Rơle làm việc càng chính xác khi: knh → 1

Tỷ số giữa công suất ñiều khiển Pñk của rơle (công suất của mạch mà tiếp ñiểm rơle

ñóng-cắt) và công suất tác ñộng Ptñ (công suất cần cấp cho cuộn ñiện từ ñể nó hút) gọi là hệ số

ñiều khiển (hay hệ số khuếch ñại).

kñk = td

dk

P

P

Hệ số kñk càng lớn thì rơle càng nhạy.

Các loại rơle khác nhau thì có các hệ số knh, kñk khác nhau.

Thời gian kể từ lúc ñầu vào của rơle ñược cấp tín hiệu cho ñến lúc cơ cấu chấp hành tác

ñộng gọi là thời gian tác ñộng ttñ. Với rơle ñiện từ, ñó là thời gian tính từ lúc cuộn hút ñược

cấp ñiện cho ñến khi tiếp ñiểm thường mở ñóng lại hoàn toàn hoặc tiếp ñiểm thường ñóng mở

ra hoàn toàn.

Tùy theo thời gian tác ñộng ttñ (còn gọi là thời gian trễ) mà rơle ñược chia ra:

- Rơle không quán tính: ttñ < 1ms

- Rơle tác ñộng nhanh: ttñ ~ (1 ÷100)ms

Hình 5.18 - ðặc tính quan hệ vào-ra của rơle.


- Rơle thời gian: ttñ > 100ms

5.3.2 Rơle trung gian

Nhiệm vụ chính của rơle trung gian là khuếch ñại các tín hiệu ñiều khiển. Nó thường

nằm ở vị trí giữa hai rơle khác nhau. Rơle trung gian thường là rơle ñiện từ.

Hình 5.19 là kết cấu của một rơle trung gian. Nguyên lý làm việc của rơle trung gian

tương tự như rơle ñiện từ nhưng không có sự ñiều chỉnh ñiện áp tác ñộng. Rơle trung gian

phải tác ñộng tốt khi ñược ñặt vào ñiện áp ñịnh mức trong phạm vi sai lệch ∆U = ±15%Uñm.

Số lượng tiếp ñiểm (tiếp ñiểm thường ñóng, tiếp ñiểm thường mở, tiếp ñiểm chuyển

ñổi có cực ñộng chung) của rơle trung gian thường nhiều hơn các loại rơle khác.

Rơle trung gian có sự phân cách về ñiện tốt giữa mạch cuộn hút và mạch tiếp ñiểm.

Hình vẽ dưới ñây là sơ ñồ tiếp ñiểm và hình của một số loại rơle.

Hình 5.19 - Dạng chung của một kiểu rơle trung gian.


5.3.3 Rơle dòng ñiện và rơle ñiện áp

a) Rơle dòng ñiện dùng bảo vệ mạch ñiện khi dòng ñiện trong mạch vượt quá hay giảm

dưới một trị số nào ñó ñã ñược chỉnh ñịnh trong rơle.

Cấu tạo của một rơle dòng ñiện ñược trình bày trên hình 5.20. Mạch từ 1 ñược quấn

cuộn dây dòng ñiện 2 có nhiều ñầu ra. Khi có dòng ñiện chạy qua cuộn dây 2, từ trường sẽ tác

dụng một từ lực lên nắp từ ñộng làm bằng miếng sắt hình chữ Z. Nếu dòng ñiện vượt quá giá

trị chỉnh ñịnh thì từ lực ñủ lớn thắng lực cản lò xo 4, hút nắp từ ñộng chữ Z quay và ñóng

(hoặc mở) hệ tiếp ñiểm.


Rơle dòng ñiện loại này thường dùng ñể bảo vệ dòng ñiện cực ñại. Cuộn dây rơle dòng

ñiện mắc nối tiếp với mạch cần bảo vệ.

b) Rơle ñiện áp dùng ñể bảo vệ các thiết bị ñiện khi ñiện áp ñặt vào thiết bị ñiện tăng

quá hoặc giảm quá mức quy ñịnh.

Nguyên lý cấu tạo của rơle ñiện áp tương tự như rơle dòng ñiện. Chỉ khác nhau là cuộn

dây dòng ñiện ít vòng, thiết diện to trong rơle dòng ñiện ñược thay bằng cuộn dây ñiện áp

nhiều vòng, thiết diện dây nhỏ.

Cuộn ñiện áp ñược mắc song song với mạch cần bảo vệ.

Rơle ñiện áp ñược chia ra 2 loại theo nhiệm vụ bảo vệ:

- Rơle ñiện áp cực ñại: Nắp từ ñộng không quay ở ñiện áp bình thường, khi ñiện áp

tăng quá mức, lực từ thắng lực cản lò xo và nắp từ ñộng sẽ quay, rơle tác ñộng.

- Rơle ñiện áp cực tiểu: Nắp từ ñộng không quay ở ñiện áp bình thường. Khi ñiện áp

giảm quá mức, lực lò xo thắng lực từ, nắp từ ñộng sẽ quay ngược và rơle tác ñộng.

5.3.4 Rơle thời gian

Rơle thời gian là loại rơle tạo trễ ñầu ra nghĩa là khi ñầu vào có tín hiệu ñiều khiển thì

sau một thời gian nào ñó ñầu ra mới tác ñộng (tiếp ñiểm rơle mới ñóng hoặc mở).

Thời gian trễ có thể từ vài phần giây ñến hàng giờ hoặc hơn nữa.

Rơle thời gian có nhiều loại, nhiều kiểu khác nhau dùng cả ở mạch một chiều lẫn xoay

chiều.

- Rơle thời gian kiểu ñiện từ: Dùng ở mạch một chiều và thường ñể duy trì thời gian nhả

chậm nắp từ ñộng tới 3s.

- Rơle thời gian kiểu thủy lực: Dùng cho cả cuộn hút một chiều và xoay chiều.

Hình 5.20 - Nguyên lý cấu tạo và làm việc của rơle dòng ñiện

cực ñại.


Một số loại rơle tạo thời gian trễ của hãng Schneider: + Loại RTA:

+ Loại RTB

+ Loại RTC

Hình 5.21 - Rơle thời gian kiểu ñiện từ.

Hình 5.22 - Rơle thời gian kiểu thủy lực.


+ Loại RTH

+ Loại RTL

+ Loại RTMF

Cách cài ñặt thời gian cho các loại rơle trên: + ðối với các loại RTA, RTB, RTC và RTH:


+ ðối với loại RTL

+ ðối với loại RTMF

* Bộ ñóng ngắt hẹn giờ của hãng Schneider

Ứng dụng hẹn giờ cho:

+ Chuông báo.

+ Chiếu sáng.

+ Hệ thống nhiệt.

+ Hệ thống thông gió.

+ ðiều khiển truy cập (Access control): Các trình ñiều khiển truy cập có thể hạn chế

thời gian truy cập hệ thống. Ví dụ người dùng có thể bị từ chối khi truy cập mạng vào ngoài

giờ làm việc. Tính năng này dùng ñể ngăn cản người dùng truy cập hệ thống ở những vùng

không thuộc trách nhiệm trong những giờ nghỉ, nơi mà họ có thể thực hiện các hành ñộng bất

hợp pháp như tải xuống cơ sở dữ liệu của khách hàng và mang ra ngoài.


Các bộ ñóng ngắt hẹn giờ kiểu số:

Các bộ ñóng ngắt hẹn giờ kiểu cơ khí:

GV: Lê Tiến Dũng _ Bộ môn Tð-ðL _ Khoa ðiện 100

CH¦¥NGCH¦¥NGCH¦¥NGCH¦¥NG 6 6 6 6 ÇCÇCÇCÇC NGUY£NNGUY£NNGUY£NNGUY£N T¾CT¾CT¾CT¾C §IÒU§IÒU§IÒU§IÒU KHIÓNKHIÓNKHIÓNKHIÓN LOGICLOGICLOGICLOGIC TRUYÒNTRUYÒNTRUYÒNTRUYÒN §éNG§éNG§éNG§éNG §IÖN§IÖN§IÖN§IÖN vµ çc d¹ng b¶o vÖ vµ tÝn hiÖu hãa vµ çc d¹ng b¶o vÖ vµ tÝn hiÖu hãa vµ çc d¹ng b¶o vÖ vµ tÝn hiÖu hãa vµ çc d¹ng b¶o vÖ vµ tÝn hiÖu hãa

6.1 CÁC NGUYÊN TẮC ðIỀU KHIỂN LOGIC TRUYỀN ðỘNG ðIỆN 6.1.1 Khái niệm chung

Theo yêu cầu công nghệ của máy, cơ cấu sản xuất, các hệ thống truyền ñộng ñiện tự

ñộng ñều ñược thiết kế tính toán ñể làm việc ở những trạng thái (hay chế ñộ) xác ñịnh. Những

trạng thái sự cố hay hư hỏng khác thông thường ñã ñược dự ñoán khi thiết kế tính toán chúng

ñể áp dụng những thiết bị và biện pháp bảo vệ cần thiết.

Những trạng thái làm việc của hệ thống truyền ñộng ñiện tự ñộng có thể ñược ñặc trưng

bằng các thông số như: tốc ñộ làm việc của các ñộng cơ truyền ñộng hay của cơ cấu chấp

hành máy sản xuất, dòng ñiện phần ứng của ñộng cơ hay dòng kích thích của ñộng cơ ñiện

một chiều, mômen phụ tải trên trục của ñộng cơ truyền ñộng... Tuỳ theo quá trình công nghệ

yêu cầu mà các thông số trên có thể lấy các giá trị khác nhau. Việc chuyển từ giá trị này ñến

giá trị khác ñược thực hiện tự ñộng nhờ hệ thống ñiều khiển.

Kết quả hoạt ñộng của phần ñiều khiển sẽ ñưa hệ thống ñộng lực của truyền ñộng ñiện

ñến một trạng thái làm việc mới, trong ñó có ít nhất một thông số ñặc trưng cho mạch ñộng

lực lấy giá trị mới.

Như vậy về thực chất ñiều khiển hệ thống là ñưa vào hoặc ñưa ra khỏi hệ thống những

phần tử, thiết bị nào ñó (chẳng hạn ñiện trở, ñiện kháng, ñiện dung, khâu hiệu chỉnh...) ñể

thay ñổi một hoặc nhiều thông số ñặc trưng hoặc ñể giữ một thông số nào ñó (chẳng hạn tốc

ñộ quay) không thay ñổi khi có sự thay ñổi ngẫu nhiên của thông số khác. ðể tự ñộng ñiều

khiển hoạt ñộng của truyền ñộng ñiện, hệ thống ñiều khiển phải có những cơ cấu, thiết bị

nhận biết ñược giá trị các thông số ñặc trưng cho chế ñộ công tác của truyền ñộng ñiện (có thể

là môñun, cũng có thể là cả về dấu của thông số).

Trong hệ thống ñiều khiển gián ñoạn các phần tử nhận biết này phải làm việc theo các

ngưỡng chỉnh ñịnh ñược. Nghĩa là khi thông số ñược nhận biết ñến trị số ngưỡng ñã ñặt, phần

tử nhận biết theo thông số này sẽ bắt ñầu làm việc phát ra một tín hiệu ñưa ñến phần tử chấp

hành. Kết quả là sẽ ñưa vào hoặc ñưa ra khỏi mạch ñộng lực những phần tử cần thiết.

Nếu hệ thống ñiều khiển có tín hiệu phát ra từ phần tử nhận biết ñược dòng ñiện, ta nói

rằng hệ ñiều khiển theo nguyên tắc dòng ñiện. Nếu phần tử nhận biết ñược tốc ñộ, ta nói rằng

hệ ñiều khiển theo nguyên tắc tốc ñộ, nếu có phần tử nhận biết ñược thời gian của quá trình

(từ một mốc thời gian nào ñó) ta nói rằng hệ ñiều khiển theo nguyên tắc thời gian. Tương tự

có hệ ñiều khiển theo nguyên tắc nhiệt ñộ, theo mômen, theo chiều công suất...

6.1.2 ðiều khiển tự ñộng theo nguyên tắc thời gian. a) Nội dung nguyên tắc ñiều khiển theo thời gian:

ðiều khiển theo nguyên tắc thời gian dựa trên cơ sở là thông số làm việc của mạch ñộng

lực biến ñổi theo thời gian. Những tín hiệu ñiều khiển phát ra theo một quy luật thời gian cần

thiết ñể làm thay ñổi trạng thái của hệ thống.


Những phần tử nhận biết ñược thời gian ñể phát tín hiệu cần ñược chỉnh ñịnh dựa theo

ngưỡng chuyển ñổi của ñối tượng. Ví dụ như tốc ñộ, dòng ñiện, mômen của mỗi ñộng cơ

ñược tính toán chọn ngưỡng cho thích hợp với từng hệ thống truyền ñộng ñiện cụ thể.

Những phần tử nhận biết ñược thời gian có thể gọi chung là rơle thời gian. Nó tạo nên

ñược một thời gian trễ (duy trì) kể từ lúc có tín hiệu ñưa vào (mốc 0) ñầu vào của nó ñến khi

nó phát ñược tín hiệu ra ñưa vào phần tử chấp hành.

Cơ cấu duy trì thời gian có thể là: cơ cấu con lắc, cơ cấu ñiện từ, khí nén, cơ cấu ñiện

tử, tương ứng là rơle thời gian kiểu con lắc, rơle thời gian ñiện từ, rơle thời gian khí nén và

rơle thời gian ñiện tử...

b) Mạch ñiều khiển truyền ñộng ñiện ñiển hình theo nguyên tắc thời gian:

Xét mạch ñiều khiển khởi ñộng ñộng cơ ñiện một chiều kích từ ñộc lập có hai cấp ñiện

trở phụ trong mạch phần ứng ñể hạn chế dòng ñiện khởi ñộng ở trên theo nguyên tắc thời

gian. Sơ ñồ mạch ñiều khiển như hình 6.1.

+ _

2§g

2G 1G

+ _

¦

CK

r2 r1

2RTh

1 3 5

7

9

11

13

DM

§g

§g

§g 1RTh

1G

2G

1RTh

2RTh

§g

+ _

Trạng thái ban ñầu sau khi cấp nguồn ñộng lực và ñiều khiển thì rơle thời gian 1RTh

ñược cấp ñiện mở ngay tiếp ñiểm thường kín ñóng chậm RTh(9-11). ðể khởi ñộng ta phải ấn

nút mở máy M(3-5), côngtắctơ ðg hút sẽ ñóng các tiếp ñiểm ở mạch ñộng lực, phần ứng ñộng

cơ ñiện ñược ñấu vào lưới ñiện qua các ñiện trở phụ khởi ñộng r1, r2. Dòng ñiện qua các ñiện

trở có trị số lớn gây ra sụt áp trên ñiện trở r1. ðiện áp ñó vượt quá ngưỡng ñiện áp hút của rơle

thời gian 2RTh làm cho nó hoạt ñộng sẽ mở ngay tiếp ñiểm thường kín ñóng chậm 2RTh(11-

13), trên mạch 2G cùng với sự hoạt ñộng của rơle 1RTh chúng ñảm bảo không cho các

côngtắctơ 1G và 2G có ñiện trong giai ñoạn ñầu của quá trình khởi ñộng.

Tiếp ñiểm phụ ðg(3-5) ñóng ñể tự duy trì dòng ñiện cho cuộn dây côngtắctơ ðg khi ta

thôi không ấn nút M nữa. Tiếp ñiểm ðg(1-7) mở ra cắt ñiện rơle thời gian 1RTh ñưa rơle thời

gian này vào hoạt ñộng ñể chuẩn bị phát tín hiệu chuyển trạng thái của truyền ñộng ñiện. Mốc

không của thời gian t có thể ñược xem là thời ñiểm ðg(1-7) mở cắt ñiện 1RTh.

Hình 6.1 - ðiều khiển khởi ñộng ñộng cơ ðMñl theo nguyên tắc thời gian.


M

ω

ω0

ω1

ω2

MMMC 2 1

A

0

ω

I 1

I 2

2

1

ω

ω

t

t 1 t 2

IC

0

Thời gian chỉnh ñịnh ở mỗi cấp ñiện trở ñược tính theo công thức:

ti = Tci.lnC

C

MM

MM

−

−

2

1

trong ñó Tci - hằng số thời gian ñiện cơ của ñộng cơ ở ñặc tính có ñiện trở phụ ở cấp thứ i.

Tci = 21 MM

Ji

−

∆ω

Với ∆ωi là khoảng biến thiên tốc ñộ trên ñường ñặc tính cơ có cấp ñiện trở thứ i ở

những mômen chuyển ñổi M1, M2 tương ứng.

J là mômen quán tính cơ của hệ thống truyền ñộng và ñộng cơ, tính quy ñổi về trục

ñộng cơ.

Sau khi rơle thời gian 1RTh nhả, cơ cấu duy trì thời gian sẽ tính thời gian từ gốc không

cho ñến ñạt trị số chỉnh ñịnh thì ñóng tiếp ñiểm thường kín ñóng chậm RTh(9-11). Lúc này

cuộn dây côngtắctơ gia tốc 1G ñược cấp ñiện và hoạt ñộng ñóng tiếp ñiểm chính của nó ở

mạch ñộng lực và cấp ñiện trở phụ thứ nhất r1 bị nối ngắn mạch. ðộng cơ sẽ chuyển sang

khởi ñộng trên ñường ñặc tính cơ thứ 2. Việc ngắn mạch ñiện trở r1 làm cho rơle thời gian

2RTh mất ñiện và cơ cấu duy trì thời gian của nó cũng sẽ tính thời gian tương tự như ñối với

rơle 1RTh, khi ñạt ñến trị số chỉnh ñịnh nó sẽ ñóng tiếp ñiểm thường ñóng ñóng chậm

2RTh(11-13). Côngtắctơ gia tốc 2G có ñiện hút tiếp ñiểm chính 2G, ngắn mạch cấp ñiện trở

thứ hai r2, ñộng cơ sẽ chuyển sang tiếp tục khởi ñộng trên ñường ñặc tính cơ tự nhiên cho ñến

ñiểm làm việc ổn ñịnh A.

c) Nhận xét về ñiều khiển truyền ñộng ñiện theo nguyên tắc thời gian:

Ưu ñiểm của nguyên tắc ñiều khiển theo thời gian là có thể chỉnh ñược thời gian theo

tính toán và ñộc lập với thông số của hệ thống ñộng lực. Trong thực tế ảnh hưởng của mômen

cản MC của ñiện áp lưới và của ñiện trở cuộn dây hầu như không ñáng kể ñến sưk làm việc

của hệ thống và ñến quá trình gia tốc của truyền ñộng ñiện, vì các trị số thực tế sai khác với trị

số thiết kế không nhiều.

Thiết bị của sơ ñồ ñơn giản, làm việc tin cậy cao ngay cả khi phụ tải thay ñổi, rơle thời

gian dùng ñồng loạt cho bất kỳ công suất và ñộng cơ nào, có tính kinh tế cao.

Hình 6.2 - ðặc tính khởi ñộng ñộng cơ ðMñl theo nguyên tắc thời gian.


Nguyên tắc thời gian ñược dùng rất rộng rãi trong truyền ñộng ñiện một chiều cũng như

xoay chiều.

6.1.3 ðiều khiển tự ñộng theo nguyên tắc tốc ñộ. a) Nội dung nguyên tắc:

Tốc ñộ quay trên trục ñộng cơ hay của cơ cấu chấp hành là một thông số ñặc trưng quan

trọng xác ñịnh trạng thái của hệ thống truyền ñộng ñiện. Do vậy, người ta dựa vào thông số

này ñể ñiều khiển sự làm việc của hệ thống. Lúc này mạch ñiều khiển phải có phần tử nhận

biết ñược chính xác tốc ñộ làm việc của ñộng cơ - gọi là rơle tốc ñộ. Khi tốc ñộ ñạt ñược ñến

những trị số ngưỡng ñã ñặt thì rơle tốc ñộ sẽ phát tín hiệu ñến phần tử chấp hành ñể chuyển

trạng thái làm việc của hệ thống truyền ñộng ñiện ñến trạng thái mới yêu cầu.

Rơle tốc ñộ có thể cấu tạo theo nguyên tắc ly tâm, nguyên tắc cảm ứng, cũng có thể

dùng máy phát tốc ñộ. ðối với ñộng cơ ñiện một chiều có thể gián tiếp kiểm tra tốc ñộ thông

qua sức ñiện ñộng của ñộng cơ. ðối với ñộng cơ ñiện xoay chiều có thể thông qua sức ñiện

ñộng và tần số của mạch rôto ñể xác ñịnh tốc ñộ.

Hình 6.3 trình bày sơ lược cấu tạo của rơle tốc ñộ kiểu cảm ứng. Rôto (1) của nó là một

nam châm vĩnh cửu ñược nối trục với ñộng cơ hay cơ cấu chấp hành. Còn stato (2) cấu tạo

như một lồng sóc và có thể quay ñược trên bộ ñỡ của nó. Trên cần (3) gắn vào stato bố trí má

ñộng (11) của 2 tiếp ñiểm có các má tĩnh là (7) và (15).

ω

1 2

3

4

15117

5

Khi rôto không quay các tiếp ñiểm (7),(11) và (15),(11) mở, vì các lò xo giữ cần (3) ở

chính giữa. Khi rôto quay tạo nên từ trường quay quét stato, trong lồng sóc có dòng cảm ứng

chạy qua. Tác dụng tương hỗ giữa dòng này và từ trường quay tạo nên mômen quay làm cho

stato quay ñi một góc nào ñó. Lúc ñó các lò xo cân bằng (4) bị nén hay kéo tạo ra một mômen

chống lại, cân bằng với mômen quay ñiện từ.

Tuỳ theo chiều quay của rôto mà má ñộng (11) có thể ñến tiếp xúc với má tĩnh (7) hay

(15).

Trị số ngưỡng của tốc ñộ ñược ñiều chỉnh bởi bộ phận (5) thay ñổi trị số kéo nén của lò

xo cân bằng.

Hình 6.3 - Cấu tạo rơle tốc ñộ kiểu cảm ứng.


Khi tốc ñộ quay của rôto bé hơn trị số ngưỡng ñã ñặt, mômen ñiện từ còn bé không

thắng ñược mômen cản của các lò xo cân bằng nên tiếp ñiểm không ñóng ñược. Từ lúc tốc ñộ

quay của rôto ñạt giá trị lớn hơn hoặc bằng ngưỡng ñã ñặt thì mômen ñiện từ mới thắng ñược

mômen cản của các lò xo làm cho phần tĩnh quay, ñóng tiếp ñiểm tương ứng theo chiều quay

của rôto.

b) Mạch ñiều khiển truyền ñộng ñiện ñiển hình theo nguyên tắc tốc ñộ :

Ta cũng lấy trường hợp ñiều khiển mở máy ñộng cơ ñể xét những ví dụ cụ thể.

Như ñã thấy ở ví dụ trước, việc ngắn mạch các ñiện trở khởi ñộng trong mạch phần ứng

ñộng cơ có thể thực hiện ñược ở tốc ñộ ω1, ω2 và ω3. ðể làm các phần tử kiểm tra tốc ñộ, ở

ñây ta dùng các côngtăctơ gia tốc 1G, 2G và 3G có cuộn dây mắc trực tiếp vào 2 ñầu phần

ứng ñộng cơ, nó tiếp thụ ñược ñiện áp tỷ lệ với tốc ñộ ñộng cơ với sai lệch nhỏ.

++CK

_

¦

_

3G

2G

1G

3G 2G 1G

§g

§g

+ D 3M

5

§g

_

0M

ω

ω1

2

ω

ω

0

M

2M 1

ω3

(I )2

(I )1

1

2

3

4

0

t 1 t 2

uU

t

t 3

U

U1G

U2G

U3G

e

Trên hình 6.4 các tiếp ñiểm chuyển ñổi trạng thái cần xảy ra ở tốc ñộ (ω1,I2), (ω2,I2) và

(ω3,I2). Ở các ñiểm này, ñiện áp trên 2 ñầu phần ứng sẽ là:

U1 = Kφω1 + I2.r−

U2 = Kφω2 + I2.r−

U3 = Kφω3 + I2.r−

Giả sử ta cắt ñiện trở theo thứ tự r1, r2, r3 thì phải chọn côngtăctơ có ñiện áp hút lần lượt

là:

Uhút1G = U1

Uhút2G = U2

Uhút3G = U3

Hình 6.4 - ðiều khiển khởi ñộng ñộng cơ ðMñl theo nguyên tắc tốc ñộ.


Hoạt ñộng của sơ ñồ: Sau khi ấn nút mở máy M, côngtăctơ ðg có ñiện ñóng mạch phần

ứng ñộng cơ vào nguồn qua 3 ñiện trở phụ r1, r2 và r3. ðộng cơ gia tốc trên ñường ñặc tính cơ

(1). Khi tốc ñộ ñộng cơ ñạt ñến trị số ω1 ñiện áp trên 2 ñầu côngtăctơ 1G ñạt trị số hút U1, do

ñó 1G hút, loại trừ ñiện trở r1, ñộng cơ sẽ chuyển sang gia tốc trên ñường ñặc tính cơ (2). Khi

tốc ñộ ñộng cơ ñạt ñến trị số ω2(ω2 > ω1) ñiện áp trên 2 ñầu côngtăctơ 2G ñạt trị số hút U2, do

ñó 2G hút, loại trừ tiếp ñiện trở r2, ñộng cơ sẽ chuyển sang gia tốc trên ñường ñặc tính cơ (3).

Khi tốc ñộ ñộng cơ ñạt ñến trị số ω3(ω3 > ω2) ñiện áp trên 2 ñầu côngtăctơ 3G ñạt trị số hút

U3, do ñó 3G hút, ñiện trở r3 bị ngắn mạch, ñộng cơ sẽ chuyển sang gia tốc trên ñường ñặc

tính cơ tự nhiên, cho ñến ñiểm làm việc ổn ñịnh.

c) Nhận xét về ñiều khiển truyền ñộng ñiện theo nguyên tắc tốc ñộ:

Ưu ñiểm là ñơn giản và rẻ tiền, thiết bị có thể là côngtăctơ mắc trực tiếp vào phần ứng

ñộng cơ không cần thông qua rơle. Nhược ñiểm là thời gian mở máy và hãm máy phụ thuộc

nhiều vào mômen cản MC, quán tính J, ñiện áp lưới U và ñiện trở cuộn dây côngtăctơ. Các

côngtăctơ gia tốc có thể không làm việc vì ñiện áp lưới giảm thấp, vì quá tải hoặc vì cuộn dây

quá phát nóng, sẽ dẫn ñến quá phát nóng ñiện trở khởi ñộng, có thể làm cháy các ñiện trở ñó.

Khi ñiện áp lưới tăng cao có khả năng tác ñộng ñồng thời các côngtăctơ gia tốc làm tăng dòng

ñiện quá trị số cho phép.

Trong thực tế ít dùng nguyên tắc này ñể khởi ñộng các ñộng cơ, thường chỉ dùng

nguyên tắc này ñể ñiều khiển quá trình hãm ñộng cơ.

6.1.4 ðiều khiển tự ñộng theo nguyên tắc dòng ñiện. a) Nội dung nguyên tắc:

Dòng ñiện trong mạch phần ứng ñộng cơ cũng là một thông số làm việc rất quan trọng

xác ñịnh trạng thái của hệ truyền ñộng ñiện. Nó phản ánh trạng thái mang tải bình thường của

hệ thống, trạng thái mang tải, trạng thái quá tải cũng như phản ánh trạng thái ñang khởi ñộng

hay ñang hãm của ñộng cơ truyền ñộng. Trong quá trình khởi ñộng, hãm, dòng ñiện cần phải

ñảm bảo nhỏ hơn một trị số giới hạn cho phép. Trong quá trình làm việc cũng vậy, dòng ñiện

có thể phải giữ không ñổi ở một trị số nào ñó theo yêu cầu của quá trình công nghệ.

Ta có thể dùng các côngtăctơ có cuộn dây dòng ñiện hoặc rơle dòng ñiện kiểu ñiện từ

hoặc các khóa ñiện tử hoạt ñộng theo tín hiệu vào là trị số dòng ñiện ñể ñiều khiển hệ thống

theo các yêu cầu trên.

Dòng ñiện mạch phần ứng ñộng cơ dùng làm tín hiệu vào trực tiếp hoặc gián tiếp cho

các phần tử nhận biết dòng ñiện nói trên. Khi trị số tín hiệu vào ñạt ñến giá trị ngưỡng xác

ñịnh có thể ñiều chỉnh ñược của nó thì nó sẽ phát tín hiệu ñiều khiển hệ thống chuyển ñến

những trạng thái làm việc yêu cầu.

b) Mạch ñiều khiển truyền ñộng ñiện ñiển hình theo nguyên tắc dòng ñiện:

Xét mạch ñiều khiển hãm ngược ñộng cơ xoay chiều 3 pha rôto dây quấn khi ñảo chiều.

Vì những lí do tương tự như ñã phân tích trong chương 2, khi ñảo chiều quay ñộng cơ

xoay chiều 3 pha rôto dây quấn cần phải ñưa thêm vào mạch rôto một ñiện trở phụ lớn hơn trị

số ñiện trở phụ cần thiết ñưa vào khi khởi ñộng.


Ta có thể dùng mạch ñiều khiển theo nguyên tắc dòng ñiện sau ñây ñể ñiều khiển việc

ñưa vào và loại ra phần ñiện trở phụ ñó mỗi lần ñảo chiều quay ñộng cơ.

N T

2G

1G

H

RH

rp2

rp1

rh

~

AT

RH

~

H

1G

2G

H

1G

21

~

N

T

T

NKC1

KC2

KC3

KC4

KC5

01'2' 1 2

(N) (T)

3 5

97

11

13

15 17

2119

ω

ΙΙ20

ΑΙh®

3

1

2

ΤΝ

ΤΝ'

Yêu cầu ñối với rơle hãm RH thụ cảm dòng ñiện rôto: khi dòng ñiện rôto lớn hơn trị số

khởi ñộng thì nó phải tác ñộng, khi dòng ñiện rôto ñã giảm nhỏ về gần trị số khởi ñộng (I1) thì

nó phải nhả ñể chuẩn bị cho quá trình khởi ñộng tiếp theo.

Vậy phải chỉnh ñịnh trị số Inhả của RH lớn hơn I1 một ít, tất nhiên trị số Ihút của nó sẽ lớn

hơn I1 và xác ñịnh theo hệ số trở về của nó.

Giả sử ñộng cơ ñang làm việc theo chiều quay thuận, nghĩa là bộ khống chế chỉ huy

ñang ở vị trí 2 phía phải. Muốn ñảo chiều quay ñộng cơ, ta quay bộ khống chế KC về phía

ngược. Khi bộ khống chế lướt qua vị trí 0, các côngtăctơ H, 1G, 2G mất ñiện nên các tiếp

ñiểm của chúng nhả ra ñưa cả 3 ñiện trở vào mạch rôto. Khi ñến vị trí 2 phía trái, dòng ñiện

rôto xuất hiện lúc này lớn hơn trị số chỉnh ñịnh hút của rơle RH, nên RH tác ñộng mở tiếp

ñiểm RH(1-3), bảo ñảm cho cả 3 ñiện trở tham gia vào việc hạn chế dòng ñiện, quá trình hãm

ngược ñộng cơ ñược tiến hành.

Hình 6.5 - ðiều khiển hãm ngược ñộng cơ xoay chiều 3 pha rôto dây quấn khi ñảo chiều theo nguyên tắc dòng ñiện.


Khi tốc ñộ ñộng cơ giảm gần ñến 0 thì dòng ñiện rôto cũng giảm ñến trị số nhả của rơle

RH, rơle RH nhả ñóng tiếp ñiểm RH(1-3), công tăctơ H có ñiện, ñiện trở hãm ngược rh ñược

loại ra ngoài, ñộng cơ bắt ñầu quá trình khởi ñộng theo chiều ngược với hai cấp ñiện trở hạn

chế rp1 và rp2.

c) Nhận xét về ñiều khiển truyền ñộng ñiện theo nguyên tắc dòng ñiện:

- Ưu ñiểm: Thiết bị ñơn giản, sự làm việc của sơ ñồ không chịu ảnh hưởng của nhiệt ñộ

cuộn dây côngtăctơ, rơle.

- Nhược ñiểm: ðộ tin cậy thấp, có khả năng ñình chỉ gia tốc ở cấp trung gian nếu ñộng

cơ khởi ñộng bị quá tải, dòng ñiện không giảm xuống ñến trị số nhả của rơle dòng ñiện.

Nguyên tắc dòng ñiện ñược ứng dụng chủ yếu ñể tự ñộng ñiều khiển quá trình khởi

ñộng ñộng cơ một chiều kích thích nối tiếp và ñộng cơ xoay chiều rôto dây quấn.

6.1.5 Các nguyên tắc ñiều khiển khác

Ngoài 3 nguyên tắc ñiều khiển ñược áp dụng rộng rãi nhất mà ta ñã xét ở trên, cũng có

thể tiến hành ñiều khiển các quá trình hay máy móc sản xuất theo những thông số ño lường

khác như: ðiều khiển theo công suất và chiều công suất mômen, sức căng, nhiệt ñộ, ánh

sáng...

Một trong những nguyên tắc rất hay dùng là nguyên tắc ñiều khiển theo ñường ñi (hay

nguyên tắc hành trình).

Khi quá trình thay ñổi trạng thái làm việc của hệ có quan hệ chặt chẽ với vị trí của các

bộ phận ñộng của máy (ñầu máy, bàn máy, mâm cặp...) thì ta có thể dùng các thiết bị ñặc biệt

- gọi là công tắc hành trình, ñặt tại những vị trí thích hợp trên ñường ñi của các bộ phận ñó.

Khi bộ phận ñộng di chuyển ñến những vị trí này sẽ tác ñộng lên các công tắc hành trình,

công tắc hành trình sẽ phát những tín hiệu ñiều khiển hệ thống ñến các trạng thái làm việc

mới. Ví dụ như ñặt các công tắc cuối cùng ñể hạn chế hành trình bàn máy bào, máy doa, cầu

trục hoặc là ñặt các công tắc hành trình ñể ñảo chiều, giảm tốc ñộ cho máy bào giường.

KH

A B

N T

6.2 CÁC DẠNG BẢO VỆ VÀ TÍN HIỆU HÓA

6.2.1 Ý nghĩa của bảo vệ và tín hiệu hóa

Trong quá trình vận hành, hệ thống ðKTð Tðð có thể có những tác ñộng ngẫu nhiên

hoặc chủ quan của nhân viên vận hành dẫn ñến những sự cố hoặc chế ñộ làm việc xấu cho hệ

thống. Nếu các chế ñộ xấu hoặc sự cố không ñược loại trừ kịp thời thì sẽ dẫn ñến hư hỏng

máy móc, thiết bị, rối loạn quá trình sản xuất hoặc thậm chí có thể gây những tai nạn nguy

hiểm cho người.

Hình 6.6 - ðiều khiển theo nguyên tắc hành trình.


Vì vậy bảo vệ và tín hiệu hóa trong hệ thống là không thể thiếu ñược. Nó có nhiệm vụ

loại trừ và ñề phòng các sự cố và chế ñộ làm việc xấu, ñảm bảo vận hành an toàn cho máy

móc và thiết bị cũng như con người.

Tác ñộng của bảo vệ và tín hiệu hóa:

- Ngắt ñiện ñộng cơ và hệ thống khi có sự cố nguy hiểm trực tiếp ñến ñộng cơ và thiết

bị. Ví dụ khi ngắn mạch, khi ñiện áp giảm thấp quá mức hoặc khi mất bôi trơn, làm mát.

- Khi quá tải hoặc khi xảy ra chế ñộ làm việc xấu chưa có nguy hiểm trực tiếp ñến máy

móc thiết bị thì tín hiệu hóa cho nhân viên vận hành biết ñể xử lý.

- Bảo ñảm khởi ñộng, hãm, ñảo chiều … một cách bình thường, nghĩa là ñảm bảo sao

cho I < Icp, to < to

cp, …

- Ngoài ra có nhiều trường hợp ñể bảo ñảm cho các thiết bị quan trọng hoạt ñộng bình

thường trong mọi trường hợp, bảo vệ sẽ tác ñộng cắt một số thiết bị ñiện không quan trọng

lắm khi có sự cố mất ñiện hay ñiện áp giảm thấp tạm thời.

Các thiết bị bảo vệ phổ biến:

- Cầu chì: cắt mạch ñiện khi dây chì nóng chảy.

- Rơle dòng ñiện: Tác ñộng ở dòng ñiện ñã ñặt.

- Rơle ñiện áp: Tác ñộng ở ñiện áp ñã ñặt.

- Rơle công suất: Phản ứng với sự thay ñổi trị số và chiều công suất.

- Rơle nhiệt: Tác ñộng ở nhiệt ñộ phát nóng nhất ñịnh.

- Áptômat các loại.....

6.2.2 Các dạng bảo vệ cơ bản

1. Bảo vệ ngắn mạch

Tác hại của ngắn mạch: Có thể gây nên hỏng cách ñiện của ñộng cơ và hỏng cách ñiện

các thiết bị khác của truyền ñộng ñiện. Khi ngắn mạch sẽ gây nên nhiệt ñộ tăng nhanh gây

cháy hoặc sức từ ñộng tăng mạnh gây tác ñộng không tốt về mặt cơ học.

Trong hệ thống TððK-Tðð bất kỳ, ngắn mạch một pha hoặc 3 pha ñều nguy hiểm và

bảo vệ phải tác ñộng cắt nhanh hệ thống ra khỏi nguồn ñiện.

Bảo vệ ngắn mạch có thể thực hiện bằng: Cầu chì, áptômat hoặc rơle dòng ñiện cực ñại,

các khâu bảo vệ ngắn mạch bằng bán dẫn ñiện tử.

* Ví dụ dùng cầu chì và áptômát bảo vệ ngắn mạch:

K

~

1CC

AT

K

DM K2CC

~


- Dòng tác ñộng của cầu chì: Idc = Ikñ.α

Trong ñó: Idc là dòng tác ñộng của dây chảy ñược chọn.

Ikñ là dòng ñiện khởi ñộng của ñộng cơ, phụ tải ñược bảo vệ.

α là hệ số xét ñến quán tính nhiệt.

α = 2,5 ñối với ñộng cơ khởi ñộng bình thường.

α = (1,6 ÷ 2) ñối với ñộng cơ khởi ñộng nặng.

Cấm ñặt cầu chì trên dây trung tính, mạch nối ñất, vì nếu ñứt dây cầu chì thì vỏ máy sẽ

có ñiện áp cao nguy hiểm. Dùng cầu chì bảo vệ ngắn mạch thì ñơn giản, rẻ tiền nhưng tác

ñộng không chính xác, dòng tác ñộng phụ thuộc vào thời gian, thay thế lâu, không bảo vệ

ñược chế ñộ làm việc 2 pha.

- Dòng chỉnh ñịnh của Áptômat: Icñ = (1,2 ÷ 1,3).Ikñ

Áptômat tác ñộng rồi thì có thể ñóng lại nhanh, cắt ñược dòng lớn, bảo vệ ñược chế ñộ

làm việc dòng 2 pha (khi bị mất 1 trong 3 pha).

* Dùng rơle dòng ñiện cực ñại (RM) bảo vệ ngắn mạch phải chỉnh ñịnh dòng tác ñộng

cho phù hợp với dòng ngắn mạch. Thường ñặt rơle dòng ñiện cực ñại trên 3 pha của ñộng cơ

không ñồng bộ 3 pha, hoặc ñặt trên một cực ñối với ñộng cơ một chiều. Tiếp ñiểm của RM là

loại không tự phục hồi.

K

~

AT

RM

2CCD

M

K

K RM

~

2. Bảo vệ quá tải dài hạn (bảo vệ nhiệt)

Quá tải lâu dài vượt trị số cho phép sẽ gây nên phát nóng làm nhiệt ñộ dây quấn máy

ñiện vượt quá trị số cho phép ñối với cách ñiện của nó, sẽ dẫn ñến cháy máy ñiện. ðể bảo vệ

máy ñiện có thể dùng loại áptômat chỉnh ñịnh có cơ cấu nhả hỗn hợp hoặc dùng rơle nhiệt.

Phần tử ñốt nóng của Rơle nhiệt thường mắc trên hai pha của hệ thống ba pha và trên

một hoặc hai cực của ñộng cơ ñiện một chiều, ở phía sau tiếp ñiểm của côngtăctơ ñường dây

K. Tiếp ñiểm của nó sẽ cắt mạch cuộn dây côngtăctơ ñường dây khi nó tác ñộng.

Các tiếp ñiểm của rơle nhiệt (RN) là loại không tự phục hồi, sau khi rơle nhiệt ñã tác

ñộng thì phải ấn reset bằng tay. Phải chọn rơle nhiệt có ñặc tính phát nóng gần với ñặc tính

phát nóng của thiết bị, ñộng cơ cần ñược bảo vệ.

- Dòng ñiện chỉnh ñịnh của rơle nhiệt, áptômat:


Icñ = (1,2 ÷ 1,3).Iñm

Trong ñó Iñm là dòng ñiện ñịnh mức của ñộng cơ, phụ tải.

~

K

RN

AT

RN

~

2CCD

K

M K RN

3. Bảo vệ quá tải ngắn hạn xung kích (bảo vệ dòng ñiện cực ñại)

Những quá tải tạm thời, nhưng dòng ñiện xung kích lớn có thể gây nên lực ñiện ñộng

lớn làm hư hỏng các bộ phận của máy ñiện như cháy cổ góp hoặc bối dây, làm hỏng các cơ

cấu cơ khí có liên quan khác. Vì vậy cần phải cắt ñộng cơ ra khỏi lưới.

Khi phụ tải làm việc trong thời gian ngắn, sự phát nóng của phụ tải không phù hợp với

ñặc tính của rơle nhiệt, nên rơle nhiệt không tác ñộng kịp. Do vậy, ñể bảo vệ cắt trong trường

hợp này người ta dùng rơle dòng ñiện cực ñại hay áptômát có cơ cấu cắt nhanh.

Dòng chỉnh ñịnh của rơle dòng ñiện cực ñại bảo vệ quá tải:

Icñ.RI = (1,4 ÷ 1,5).Iñm

Thường dùng một rơle dòng cực ñại bảo vệ ngắn mạch (RM) và 2 rơle dòng cực ñại bảo

vệ quá tải (RI). Tiếp ñiểm của rơle dòng cực ñại bảo vệ quá tải là loại tự phục hồi.

K

~

AT

RIRM

RI

RMKM2CCD

K

~

RI

RTh

KRTh

Ngay khi cấp nguồn, RTh có ñiện ñóng tiếp ñiểm của nó lại. Ấn nút khởi ñộng M, cuộn

dây côngtăctơ K có ñiện, ñóng nguồn cho ñộng cơ và cắt ñiện cuộn dây RTh, tính thời gian

mở chậm cho tiếp ñiểm RTh. Ban ñầu dòng ñiện trong ñộng cơ lớn nên RI tác ñộng mở tiếp

ñiểm, tiếp ñiểm của RI ñược duy trì trong thời gian khởi ñộng ñể ñảm bảo cho ñộng cơ khởi

ñộng ñược.


4. Bảo vệ cực tiểu, bảo vệ ñiểm không

Khi ñiện áp lưới bị mất hoặc giảm thấp dưới trị số cho phép thì phải cắt mối liên hệ giữa

nguồn ñiện và ñộng cơ.

ðể tránh ñộng cơ tự khởi ñộng khi ñiện áp lưới phục hồi người ta dùng bảo vệ cực tiểu

và bảo vệ ñiểm không. Bảo vệ này ñược thực hiện bằng rơle ñiện áp thấp kiểu ñiện từ. Cuộn

dây của rơle ñược mắc vào ñiện áp lưới, còn tiếp ñiểm của nó ñóng nguồn cung cấp cho mạch

ñiều khiển ñộng cơ.

5. Bảo vệ mất từ trường

Khi ñộng cơ ñiện một chiều kích từ ñộc lập ñang làm việc, nếu dòng kích từ giảm nhỏ

quá trị số cho phép thì tốc ñộ ñộng cơ có thể tăng lên quá mức, dẫn ñến làm hư hỏng ñộng cơ

và thiết bị cơ ñiện khác.

ðể tránh các sự cố khi giảm hoặc mất từ trường cần phải có bảo vệ cắt mạch phần ứng

khỏi nguồn cung cấp. Thường sử dụng rơle dòng ñiện, rơle ñiện áp ñể bảo vệ thiếu và mất từ

trường.

Mạch ví dụ dùng rơle dòng ñiện, rơle ñiện áp ñể bảo vệ thiếu và mất từ trường:

®1CC K

RNK

RTT CK®

RN

RTT

RA2CC

KC1

KC2K

+ -

RA

1 (T)

2 (P)

Nguyên lý bảo vệ: Khi ñủ ñiện áp thì rơle bảo vệ thiếu từ trường RTT sẽ ñóng kín tiếp

ñiểm của nó, bộ khống chế KC ở vị trí giữa nên tiếp ñiểm KC1 kín, rơle RA tác ñộng.

Khi quay bộ khống chế KC sang vị trí 1(T) bên trái thì cho phép ñộng cơ làm việc. Khi

ñiện áp sụt xuống quá giá trị cho phép, hoặc dòng kích từ giảm thấp ñến giá trị: Ikt.ð = Inh.RTT,

với Inh.RTT ≤ Ikt.min.cp, nên RTT nhả làm K mất ñiện, loại ñộng cơ ra khỏi lưới ñể bảo vệ ñộng

cơ.

6. Các khâu liên ñộng làm chức năng bảo vệ

Trong các hệ thống ðKTð-Tðð sử dụng các khâu liên ñộng về cơ khí, về ñiện ñể:

- ðảm bảo sự làm việc an toàn cho các thiết bị.

- Bảo ñảm một trình tự tác ñộng nghiêm ngặt giữa các thiết bị trong hệ thống tránh thao

tác nhầm.

Các thiết bị bảo vệ liên ñộng bằng cơ khí như: Các nút ấn kép, các công tắc hành trình

kép, … Và các phần tử bảo vệ liên ñộng ñiện như: Các tiếp ñiểm khóa chéo của các

côngtăctơ, rơle, làm việc ở các chế ñộ khác nhau.


T

~

AT

N

®

2CC

~

T

MTD

MN

N

N

T

T

N

MN

MT

6.2.3 Tín hiệu hóa trong hệ thống ðKTð - Tðð

ðể ñảm bảo an toàn cho sự làm việc của hệ thống, thuận tiện kiểm tra xem xét cho nhân

viên vận hành và xử lý kịp thời những chế ñộ làm việc xấu hoặc những sự cố xảy ra trong hệ

thống ..., vấn ñề tín hiệu hóa rất cần thiết, có thể coi như những biện pháp bảo vệ hỗ trợ với hệ

thống bảo vệ ñã nêu trên.

Trong hệ thống ðKTð - Tðð có thể bố trí những dạng tín hiệu:

1. Tín hiệu chỉ thị có ñiện hay không có ñiện các nguồn cung cấp ñộng lực, ñiều khiển.

2. Tín hiệu về trạng thái làm việc hay nghỉ (ñóng hay mở) của các thiết bị ñiện quan

trọng trong hệ thống.

3. Tín hiệu dự báo chuẩn bị làm việc của những thiết bị nào ñó.

4. Tín hiệu dự báo và cấp báo tình trạng làm việc xấu hoặc sự cố. Hình thức báo tín hiệu

có thể là ánh sáng ñèn các màu, hoặc chuông, còi.

Khi các thiết bị chấp hành của hệ thống ñể rải rác và ñược ñiều khiển tập trung từ xa thì

phải ñặc biệt chú ý ñến sự ñầy ñủ của các tín hiệu về:

- Báo chuẩn bị làm việc.

- Tín hiệu về trạng thái làm việc hay nghỉ, các tín hiệu kiểm tra ño lường ñể ñánh giá

chất lượng hoạt ñộng của máy móc, thiết bị.

- Tín hiệu về sự cố, sửa chữa... nhằm mục ñích ñảm bảo an toàn thiết bị và người, ñề

phòng những sơ suất không ăn khớp giữa người ñiều khiển trung tâm và những nhân viên vận

hành, sửa chữa, bảo dưỡng khác.

Cần phải phân biệt giữa tín hiệu báo chuẩn bị làm việc với tín hiệu sự cố. Thông thường

tín hiệu chuông ñiện reo hồi dài là ñể dành riêng cho cấp báo sự cố xảy ra.

mientayvn.commientayvn.com/dien tu/tai_lieu/dien_dan/khi_cu_thiet_bi_may_moc/thiet... · khi đọc...

Documents