Ví dụ ỗ : Động cơ điện một chiều kích từ song song truyền động cơ cấu nâng — hạ của một cầu trục đang làm việc tại điểm A trên đặc tính cơ 1 (hình 2.83c). Vật được cẩu lên với tốc độ C0A. Sơ đồ nối dây của động cơ như hình 2.83a.
HÌNH 2.S3. Sơ đồ nối dây (a, b) và các đặc tính cơ khi hãm động năng kích từ độc lập động cơ một chiều kích từ song song (c).
Để hãm động năng, kích từ động cơ được giữ nguyên (hãm động năng kích từ độc lập), còn cuộn ứng được cắt rời khỏi lưới điện và nối kín với một điện trở hãm Rh (hình 2.83b).
Do động năng đã tích lũy, rotor tiếp tục quay trong từ trường của phần cảm và trong cuộn dây phần ứng sẽ xuất hiện một sức điện động:
E = kộco
s.đ.đ. này tạo ra dòng điện khép kín qua điện trở hãm:
J E kộco
h ~ _ R ư '+R h ~ _ R U + R h
(2.54 ) Dấu (- ) biểu thị dòng điện hãm Ih ngược chiều với dòng điện phần ứng Iư ở chế độ động cơ.
Mồ men hãm sẽ là: Mh = kệlh < 0 (2.55)
Từ (2.54) và (2.55) suy ra:
= _ ( R ự + R i A = _ R u + R h . M.
k<Ị) k<ị> kệ Rư + R h
(k*)2
(0 = M (2.56)
71
Đó ià phương trình đặc tính cơ khí hãm động năng kích từ độc lập. Đường biểu diễn là một đường thẳng đi qua gốc tọa độ và nằm ở góc phần tư thứ II và thứ IV như hình 2.83c.
Khi hãm động năng, động cơ chuyển sang làm việc trên đặc tính hãm 2 tại điểm B. Mô men âm nên tốc độ động cơ giảm theo đường 2. Điểm làm việc dịch về gốc tọa độ. Vật cẩu vẫn được nâng lên nhưng với tốc độ giảm dần. Khi điểm làm việc của động cơ dịch tới điểm
o trên đặc tính hãm thì vật dừng lại (co = 0). Lúc này, mô men động cơ cũng bằng 0.
Dưới tác dung của tải thế năng, đông cơ bi kéo quay ngươc, vât cẩu tut xuống. Điểm làm việc tiếp tục dịch theo đặc tính hãm 2. Tới điểm D thì mô men hãm do động cơ sinh ra sẽ cân bằng với mô men tải và vật sẽ được hạ xuống đều, ổn định với tốc độ C0D. Động cơ hãm động năng để ghìm vật xuống đều.
Phương trình đặc tính cơ khi hãm (2.56) cho thấy: hệ số góc (độ dốc) của đặc tính phụ thụộc điện trở hãm. Điện trở hãm R h càng nhỏ thì độ dốc nhỏ, đặc tính càng ít dốc (đường 3 hình 2.83c), và mô men hãm động năng ban đầu M B' sẽ lớn hơn ( | M b.| > Ịm b |). Trường hợp này dòng điện hãm Ih cũng sẽ lớn hơn và tốc độ hạ tải sẽ nhỏ hơn (| C0D. I < Ị (0D| ).
Điện trở hãm thường được chọn để dòng điện hãm nằm trong giới hạn:
Ih < (2 2,5) Iđm (2.57)
V í d ụ 7 : H ã m đ ộ n g n ă n g k íc h từ đ ộ c lậ p đ ộ n g c ơ đ iệ n x o a y c h iề u b a p h a k h ô n g đ ồ n g b ộ.
Để h ã m đ ộ n g n ă n g m ộ t đ ộ n g c ơ đ iệ n KĐB
đ a n g là m v i ệ c ở c h ế đ ộ đ ộ n g c ơ , ta p h ả i c ắ t Stator ra k h ỏ i lư ớ i đ iệ n x o a y c h iề u (m ở c á c tiế p đ iể m K ở m ạ c h lự c , h ìn h 2.84) rồ i c ấ p v à o Stator d ò n g đ iệ n m ộ t c h iề u đ ể k íc h từ (đ ó n g c á c tiế p đ iể m H ). T h a y đ ổ i d ò n g đ iệ n k íc h từ n h ờ b iế n trở R kt .
V ì c u ộ n d â y Stator c ủ a đ ộ n g c ơ là b a p h a n ên k h i c ấ p k íc h từ m ộ t c h i ề u p h ả i t i ế n h à n h đ ổ i n ố i v à c ó t h ể t h ự c h iệ n t h e o m ộ t t r o n g c á c s ơ đ ồ ở h ìn h 2.85.
0 0 0
1 r -0 +
-0 -
H Ì N H 2 . 8 4 . Sơ đồ nguyên lý nối dây động cơ KĐB để hãm động năng.
H Ì N H 2 . 8 5 . Các cách cấp kích từ một chiổu cho cuộn Stator ba pha khi hãm động năng động cơ KĐB.
7 2
Do động năng tích lũy, rotor tiếp tục quay theo chiều cũ trong từ trường một chiều vừa được tạo ra. Trong cuộn dây phần ứng xuất hiện một dòng điện cảm ứng. Lực từ trường tác dụng vào dòng cảm ứng trong cuộn dây phần ứng sẽ tạo ra mô men hãm và rotor quay chậm dần. Động cơ điện xoay chiều khi hãm động năng sẽ làm việc như một máy phát điện có tốc độ (do đó tần sô )giảm dần. Động năng (tức cơ năng của hệ TĐ) qua động cơ sẽ biến đổi thành điện năng tiêu thụ trên điện trở ở mạch rotor.
Nếu trước khi hãm, động cơ làm việc tại điểm A trên đặc tính cơ 1 (hình 2.86) th'i khi hãm động năng, động cơ chuyển sang làm việc tại điểm B trên đặc tính hãm động năng 2 ở góc phần tư thứ II. Đặc tính hãm động năng của động cơ xoay chiểu ba pha không đồng bộ có dạng như ớ hình 2.86. Tốc độ động cơ giảm dần theo đặc tính vể o trên đoạn đặc tính hãm động năng BO. Tại điểm o , động cơ sẽ dừng nếu tải là phản kháng.
Nếu tái có tính chất thế năng thì tải sẽ kéo động cơ quay ngược ổn định tại điểm D (góc phần tư thứ IV) như trường hợp ở ví du 6.
Điện trở mạch rotor và dòng kích từ cấp cho stator lúc hãm động năng có ảnh hưởng tới dạng đặc tính cơ khi hãm.
Trên hình 2.87, các đặc tính hãm 1 và 2 ứng với cùng một dòng kích từ như nhau (Ikti (xem hình 2.88) khác nhau (Rh| < Rh2)-
HÌNH 2.H6. Đặc tính hãm động năng kích từ độc lập động cơ xoay chiều KĐB.
Ikt->) nhưng điện trở hãm trong mạch rotor
~3
0 0 0
K K K
Ị1 1 1— — 0
1 r -0
HÌNH 2.87: Họ các đặc tính cơ khi hãm động năng kích từ độc lập động cơ xoay chiểu KĐB.
HÌNH 2.88. Sơ đồ nguyên lý nối dây động cơ KĐB khi hãm động năng
kích từ độc lập.
73
Các đặc tính hãm 3 và 4 có dòng kích từ nhỏ hơn đặc tính hãm 1 và 2 (Ikt3 = Ikt4 < Ik!l) và ứng với điện trở hãm khác nhau trong mạch rotor (Rh3 < R h4).
Các đặc tính hãm 1 và 3 ứng với các dòng kích từ khác nhau (Ikt| > Iktì) nhưng cùng một giá trị điện trở hãm trong mạch rotor (Rh| = R h3).
Ví dụ 8: Hãm động năng động cơ đồng bộ.
Phương pháp hãm động năng thường hay được dùng đối với động cơ đồng bộ. Khi hãm, stator động cơ được cắt ra khỏi lưới điện xoay chiều (mở các tiếp điểm K |) rồi nối với các điện trở hãm (đóng các tiếp điểm K2). Kích từ ở mạch rotor vẫn được giữ nguyên (hình 2.89a). Lúc này, động năng tích lũy của hệ tiếp tục làm quay rotor (như một nam châm quay) và từ trường quét qua các cuộn dây stator sẽ làm xuất hiện các dòng điện cảm ứng khép kín qua các điện trở hãm. Cơ năng tích lũy biến thành điện năng và tiêu hao dưới dạng nhiệt trên điện trở hãm. Mô men hãm tạo bởi từ lực của từ trường nam châm quay tác dụng vào dòng điện cảm ứng trong cuộn stator.
Các đặc tính hãm động năng (hình 2.89b) của động cơ đồng bộ (như cách hãm đã nêu) có dạng các đặc tính hãm động năng của động cơ không đồng bộ.
~3 ,
HÌNH 2.89. Hãm động năng động cơ dồng bộ.
Vi dụ 9: Hãm động năng kích từ độc lập một động cơ một chiều kích từ nối tiếp.
HÌNH 2.90. Hãm động năng kích từ độc lập động cơ kích từ nối tiếp: Sơ đồ nối dây ở ch ế độ đống cơ (a) và ch ế độ máy phát khi hăm (b); Đặc tính cơ khi hãm động năng kích từ độc lập (c).
7 4
Sơ đồ nối dây động cơ (hình 2.90a) chuyển sang chê độ hãm động năng kích từ độc lập (hình 2.90b) cần đảm bảo dòng kích từ giữ như cũ (chinh qua Rp).
Trạng thái hãm động năng này không có gì khác so với động cơ kích từ song song (hình 2.83) nên đặc tính hãm động năng cũng là một đường thẳng dí qua gốc tọa độ.