TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ TRUYỀN ĐỘNG CHO CƠ CẤU NÂNG HẠ CẦU TRỤC

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC
 Nội dung đồ án:
Hãy tính toán và thiết kế truyền động điện cho một cơ cấu nâng hạ cầu trục dùng
động cơ điện là:
• Động cơ DC kích từ song song.
• Động cơ AC không đồng bộ ba pha.
 Có các số liệu như sau:
Bảng số liệu động cơ điện một chiều kích từ song song
Pđm(kw)
109

Uđm(v)
219

Iđm(A)
539

IKTđm(A)
8,8

nđm(v/p)
600

Bảng số liệu động cơ điện xoay chiều không đồng bộ ba pha
Pđm (KW)
69
m1
3

U1đm (v)
400

m2
3

2p
8
R1(Ω)
0,29

N1(vòng)
58
R2(Ω)
0,19

N2(vòng)
29
X1(Ω)
0,99

Kdq1
0,959
X2(Ω)
0,069

Kdq2
0,959
λM
2,65

cosΦ
0.899

ŋ
0,89

 Yêu cầu tính toán và thiết kế như sau:
-

Động cơ mở máy qua 3 cấp điện trở phụ, tính các điện trở phụ mở máy bằng
phương pháp đồ thị phụ tải

-

Tính toán điện trở phụ cần thiết đóng vào mạch rotor để nâng tải lên với tốc độ:
• n = 1/2nđm
• n = 1/4nđm

-

Tính toán điện trở phụ cần thiết đóng vào rotor khi hạ tải xuống với tốc độ:
• n = 1/2nđm
• n = 1/4nđm
• n = 2nđm

-

Thiết kế sơ đồ nguyên lý điều khiển để mở máy nâng hạ tải: sơ đổ mạch động
lực.

1
1

PHẦN A:
ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ SONG SONG
Chương I: ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU
KÍCH TỪ SONG SONG

1.1. Xây dựng phương trình đặc tính tốc độ:
U đm

+

I

Ckt

Ikt

Iư

Eư

R kp

Rp

Hình 1.1. Động cơ điện một chiều kích từ song song.
Phương trình cân bằng điện áp của động cơ điện (ĐCĐ) một chiều:
Uđm = Eư + RưIư

⇒

Với: Eư = KEđmn

⇒

Eư = Uđm – RưIư

⇒

KEđmn = Uđm – RưIư

U ñm
R I
− ö ö
K E Φ ñm K E Φ ñm

n=

(Phương trình đặc tốc độ tự nhiên của ĐCĐ một chiều kích từ song song)
Trong đó:
n : tốc độ quay của động cơ
Uđm : điện áp định mức của ĐCĐ một chiều
KE =

Φ ñm

PN
60a

: hệ số điện động của động cơ

: từ thông kích từ dưới 1 cực từ

Rư : điện trở của mạch phần ứng
2
2


Iư : dòng điện mạch phần ứng
RP : điện trở phụ trong mạch phần ứng
Nếu thêm điện trở phụ Rp vào phần ứng thì ta được phương trình đặc tính tốc độ
nhân tạo:
n=

( R ö + R p )I ö
U ñm
−
K E Φ ñm
K E Φ ñm

Khi Iư = 0:
n0 =

n=
a TN =

U ñm
K E Φ ñm

Rö

K E Φ ñm

: là tốc độ không tải lý tưởng của động cơ

: là hệ số gốc hay độ dốc của đường đặc tính tốc độ tự nhiên

n
n0

2

nA = nđm

0

Δn TN = aI ö =

RöI ö
K E Φ ñm

Ic

Iư

: là độ sụt tốc độ trên đường đặc tính tự nhiên

Hình 1.2. Đặc tính cơ tự nhiên.
1–3 = n0 : tốc độ không tải lý tuởng
2–3 = nA : tốc độ làm việc của đường đtc TN
1–2 = nTN : độ sụt tốc độ

Nếu Ic = Iđm thì nA = nđm
1.2. Phương trình đặc tính cơ:
3
3


Ta có:
n = f(Mđ)
Moment điện từ của động cơ được xác định bởi công thức:
Mđt = KM
⇒ Iö =

Φ ñm

Iư

M
K M Φ ñm

Thay Iư vào phương trình đặc tính tốc độ ta được:
n=

U ñm
RöM
−
K E Φ ñm K E K M Φ 2 ñm

(Phương trình đặc tính cơ tự nhiên của ĐCĐ một chiều kích từ song song)
Trong đó:
M : là moment điện từ của động cơ

KE =

KM =

PN
60a
PN
2Πa

: hệ số điện động của động cơ
: hệ số cấu tạo của động cơ

Hay:
n=

U ñm
RöM
−
K E Φ ñm 9,55K 2 E Φ 2 ñm

Với KM = 9.55KE
Khi Iư = 0 => Mđt =0
n = n0 =

=>
a TN =

U ñm
K E Φ ñm

: là tốc độ không tải lý tưởng.

Rö
9,55K 2 E Φ 2 ñm

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

4
4


Δn TN = a TN M =

RöM
9,55K 2 E Φ 2 ñm

: độ sụt tốc độ của đường đặc tính cơ tự nhiên.

1.3. Ảnh hưởng của các thông số đến đặc tính cơ:
Ta có phương trình đặc tính cơ nhân tạo:
n=

(R ö + R p )M
U
−
K E Φ 9,55K 2 E Φ 2

n = n0 =

Đặt:

a TN =

U ñm
K E Φ ñm

: là tốc độ không tải lý tưởng.

Rö
9,55K 2 E Φ 2 ñm

Δn TN = a TN M =

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

RöM
9,55K 2 E Φ 2 ñm

: độ sụt tốc độ của đường đặc tính cơ tự nhiên.

1.3.1. Ảnh hưởng của điện trở phụ nối tiếp trên mạch phần ứng:

Hình 1.3. Sơ đồ nguyên lý khi thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng.
Giả sử: Uư = Uđm = const

Φ = Φ ñm

= const
Rp thay đổi
Muốn thay đổi điện trở mạch phần ứng ta nối thêm điện trở phụ R p vào mạch
phần ứng.

Phương trình đặc tính cơ:
5
5


n=

( R ö + R p )M
U ñm
−
K E Φ ñm 9,55K E 2 Φ ñm 2

Khi điện trở phụ Rp thay đổi thì:
U ñm
n0 =
K E Φ ñm
= const

•

a NT =

•

Hệ số góc nhân tạo:

Rö + Rp

9,55( K E Φ ñm )

Δn NT = a NT M

•

2

> aTN

∆n TN

Độ dốc nhân tạo:
>
Kết luận: Họ các đặc tính cơ là chùm đường thẳng xuất phát từ n0
n
n0
nđm = nA

D
A
B
C

Với RP2 > RP1
RP = 0 (TN)
RP1
RP2

MC = Mđm

M

Hình 1.4. Họ các đặc tính cơ – chùm đường thẳng xuất phát từ n0.

1.3.2. Ảnh hưởng của điện áp đặt lên phần ứng:

6
6


I

CKT

IKT

U

IƯ
Hình 1.5. Sơ đồ nguyên lý ảnh hưởng của điện áp U đặt lên phần ứng.
Giả sử: IKT = IKTđm = const

Φ = Φ ñm

= const

Rp =0.
Khi thay đổi điện áp theo hướng giảm so với Uđm ta có :
n=

RöM

U
−
K E Φ ñm K E K M Φ ñm 2

Khi giảm điện áp thì:
•

Tốc độ n giảm theo.

•

aNT = aTN = const

∆n NT ∆n TN

•

=

=const

Như vậy khi thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động cơ ta được một họ đặc tính
cơ song song với đặc tính cơ tự nhiên.
Khi giảm điện áp thì moment ngắn mạch, dòng điện ngắn mạch của động cơ giảm
và tốc độ động cơ cũng giảm ứng với một phụ tải nhất định. Do đó, phương pháp này
cũng được sử dụng để điều chỉnh tốc độ động cơ và hạn chế dòng điện khi khởi động.

7
7

n
n0

Uđm(TN)

n01

U1

n02

Với U2 < U1
U2
M

0
Mc

Hình 1.6. Họ các đặc tính cơ khi thay đổi điện áp đặt lên phần ứng.
1.3.3. Ảnh hưởng của từ thông:

Hình 1.7. Sơ đồ nguyên lý khi thêm điện trở phụ kích từ.
Khi thêm RPKT nối tiếp với cuộn kích từ thì:
IKT giảm xuống < IKTđm
⇒ Φ giảm xuống < Φđm , Rp =0, U=Uđm
 Đối với đặc tính tốc độ:
Xét phương trình đặc tính tốc độ:
n=

U ñm R ö I ö
−
K EΦ K EΦ

- Khi mở máy:
n=0=

⇒

U ñm R ö I ömm
−
K EΦ
K EΦ

0 = Uđm – Rư .Iưđm

8
8


⇒

Iưmm =

U ñm
Rö

= const

- Khi động cơ không tải:
U
n 0x = ñm
K EΦx
Khi

Φx

giảm

⇒

n0x tăng và Iưmm = const.

n

Vôùi 
1
2


2

1
0

Iưmm

Iư

Hình 1.8. Họ các đặc tính tốc độ khi thay đổi từ thông Φ.
 Đối với đường đặc tính cơ:
Xét phương trình đặc tính cơ:
n=

U ñm
RöM
−
K E Φ 9,55K E 2 Φ 2

Moment khi mở máy:
Mmm = KM

Φ

Iưmm

Với KM , Iưmm: const.
U
n 0 = ñm
K EΦ
Φ
Khi
giảm thì:
tăng và Mmm giảm.
Thông thường để đảm bảo tuổi thọ động cơ thì :
MC < Mđm

⇒ Φ

giảm

⇒

n tăng

n (vòng /phút)

9
9


n

Φ1
Φ2

n01
n02

B1

vôùiΦ 1 < Φ 2

B2
A2
A1
MC2 Mđm

MC1Mmm1 Mmm2 M

Hình 1.9. Họ đặc tính cơ khi thay đổi từ thông.
1.4. Đặc tính khi đảo chiều quay động cơ:
1.4.1. Đảo cực tính điện áp đặt lên phần ứng:
+

-

U đm
N
T

IƯ nghịch
EƯ

A

B

T
N

IƯ thuận
Ckt

Hình 1.10. Sơ đồ nguyên lý khi đảo cực tính điện áp đặt lên phần ứng.
Việc đảo cực tính điện áp đặt lên phần ứng nhờ các tiếp điểm T, N của công tắc
tơ.
 Khi T hoạt động (n > 0):

⇒ E ö = K E Φ ñm n > 0
⇒ Iö =

U ñm − E ö K E .Φ ñm (n 0 − n)
=
>0
Rö
Rö

⇒ M = K M Φ ñm I ö > 0
10
10


Ta có phương trình đặc tính cơ:
n=

U ñm
RöM
−
K E Φ ñm K E K M Φ 2 ñm

 Khi N hoạt động, cực tính điện áp được đảo (n < 0):

⇒ E ö = K E Φ ñm n < 0
⇒ Iö =

⇒ Iö =

(− U ñm ) − E ö K E .Φ ñm (− n 0 − n)

=
<0
Rö
Rö
K E .Φ ñm (−n 0 + n )
Rö

<0

Khi tiến hành đảo cực tính điện áp đặt vào phần ứng thì dòng điện qua phần ứng
là Iư < 0 nên moment điện từ của phần ứng đảo chiều. Suy ra:

⇒ M = K M Φ ñm I ö < 0
Phương trình đặc tính cơ:
n=−

U ñm
Rö
Rö
+
M = −n 0 +
M
2
K E Φ ñm K E K M Φ ñm
K E K M Φ 2 ñm

Đường biểu diễn đặc tính cơ:
n0

n

MÐ

+Udm

-MC

0

MC

Đường đặc tính cơ
khi động cơ quay thuận

M

-Udm

Đường đặc tính cơ
MÐ n
khi động cơ quay ngược

-n0

Hình 1.11. Đặc tính cơ khi đảo cực tính điện áp đặt lên phần ứng.
11
11


1.4.2. Đảo chiều dòng điện qua cuộn kích từ (đảo từ thông Φ):

Uđm
N

I

T
IƯ

T
CKT
A

EƯ B

N

Hình 1.12. Sơ đồ nguyên lý khi đảo chiều dòng điện qua cuộn kích từ.
Việc đảo chiều dòng điện qua cuộn kích từ được thực hiện nhờ tiếp điểm T, N
của các công tắc tơ.
 Khi T hoạt động : n > 0 với Φđm

⇒ E ö = K E Φ ñm n > 0
⇒ Iö =

U ñm − E ö K E .Φ ñm (n 0 − n)
=
>0
Rö
Rö

⇒ M = K M Φ ñm I ö > 0
Phương trình đặc tính cơ:
n=

U ñm
Rö
−
M
K E Φ ñm K E K M Φ 2 ñm

 Khi N hoạt động: n < 0, (-Φđm)
Từ thông

Φ ñm

được đảo cực (chiều dòng điện qua cuộn kích từ được đảo).

12
12


⇒ E ö = K E (−Φ ñm )n > 0
⇒ Iö =

U ñm − E ö K E (−Φ ñm )(−n 0 + n)
=
>0
Rö
Rö

Moment điện tư:

M Ñ = K M ( − Φ ñm ) I ö < 0
Phương trình đặc tính cơ :
n=

U ñm
Rö
+
M
K E (−Φ ñm ) K E K M Φ 2 ñm

Đường biểu diễn đặc tính cơ cũng có dạng như khi ta đảo chiều bằng cách đảo
cực tính điện áp đặt vào phần ứng.
n0

n

MÐ

+Udm

-MC

0

MC

Đường đặc tính cơ

khi động cơ quay thuận

M

-Udm
Đường đặc tính cơ
khi động cơ quay ngược MÐ

n

-n0

Hình 1.13. Đặc tính cơ khi đảo chiều dòng điện qua cuộn kích từ.
1.5. Vấn đề mở máy và tính điện trở mở máy:
1.5.1. Vấn đề mở máy:
Dòng điện phần ứng:
Iö =

U ñm − K E Φ ñm n
Rö

Khi mở máy n = 0

⇒

Eư =0

⇒

I mm =

Dòng điện khi mở máy

U ñm
Rö

.

13
13


Vì điện áp phần ứng Eư lúc mở máy Eư <<1

⇒
⇒

Rư = (0,04 ÷ 0,05)

U ñm
I mm

Imm = (20 ÷ 25) Iđm

 Tác hại của dòng mở máy khi dòng mở máy lớn:
- Cháy cách điện dây quấn;
- Gây sụt áp lớn trên lưới điện;
- Lực điện động lớn có thể gây biến dạng kết cấu cơ khí của rãnh.
 Biện pháp giảm Imm:
- Cách 1: Giảm điện áp UƯ.

- Cách 2: Thêm Rf vào mạch phần ứng.

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

Hình 1.14. Sơ đồ nguyên lý động cơ khi mở máy bằng điện trở phụ.
Dựa vào các thông số động cơ và các đặc tính vạn năng vẽ ra được đặc tính cơ
điện tự nhiên.
Chọn dòng điện giới hạn I1 =(1,8 ÷ 2,5)Iđm và tính điện trở tổng của mạch phần
R=

ứng khi khởi động:

U ñm
I1

.

14
14


Chọn dòng điện chuyển khi khởi động:
I2 = (1,1 ÷ 1,3)Iđm nếu Iđm > IC
I2 = (1,1 ÷ 1,3)IC nếu IC > Iđm
Gióng I2 lên đặc tính cơ tự nhiên có giá trị n TN2(h) từ đó xác định giảm (b) trên
đặc tính khởi động với giá trị dòng I2.
n NT 2 = n TN 2

U dm − I 2 R

U dm − I Ì R ö

Kẻ đường thẳng qua ab. Trên đặc tính tự nhiên kẻ đường thẳng qua gh. Hai
đường này cắt nhau tại n0.
Từ n0 dựng đường đặc tính khởi động hình tia thoả mản điều kiện, bảo đảm đúng
số cấp khởi động yêu cầu.
Từ điểm f kẻ đường song song với trục hoành và phải cắt đặc tính tự nhiên đúng
ở điểm g.
Nếu không thoả mãn điều kiện trên ta phải chọn lại giá trị I1, I2 để xây dựng lại
đặc tính khởi động.

15
15


Hình 1.15. Đặc tính cơ của ĐC DC kích từ song song khi mở máy.
Tính điện trở khởi động:
- Gọi điện trở phụ mắc vào mạch phần ứng khi khởi động là Rp.
- Ta có: Rp = R – Rư
- Điện trở khởi động trong từng cấp là:
 ja − jg 
 ag 
 = Ru 
R p I = Ru
 jg 
 jg 
 jc − jg 
 cg 
 = Ru 
R p II = Ru

 jg 
 jg 
 je − jg 
 eg 
 = Ru 
R pIII = Ru
 jg 
 jg 

R = Ru + R p + R p + R p
1
I
II
III

R2 = Ru + R p II + R p III

R3 = Ru + R p III

16
16


1.6. Hãm máy:
 Trạng thái động cơ quay thuận:
Vì n > 0 =>

E ö = K E Φ ñm n > 0

IKTđm > 0 => Φđm > 0

Iö =

Uñm − E ö K EΦ ñm (n 0 − n)
=
Rö
Rö

Vì n0 > n => Iư > 0

M = K M Φ ñm I ö > 0
Phương trình đặc tính cơ:
n = n0 −

Rö
K E K M Φ 2 ñm

P = U ñm I öñm

M>0

> 0 => nhận năng lượng (tiêu thụ năng lượng điện).

Hình 1.16. Sơ đồ nguyên lý ĐC quay thuận.
 Trạng thái hãm máy: là trạng thái mà tốc độ n và moment MH ngược chiều.
Trạng thái hãm máy được sử dụng trong các trường hợp sau:
- Cần dừng nhanh động cơ.
- Giữ cho tải thế năng được hạ xuống với tốc độ không đổi.
- Giữ cho một tải trọng đứng yên trên cao khi nó có khuynh hướng rơi xuống
đất.
1.6.1. Hãm tái sinh:

17
17


Hãm tái sinh xảy ra khi tốc độ quay n và moment quay MH ngược chiều và n > n0.
Có hai phương pháp hãm tái sinh:
- Hãm bằng phương pháp giảm tốc độ điện áp.
- Hạ tải thế năng bằng phương pháp đảo cực tính điện áp đặt lên phần ứng.
 Giảm tốc độ bằng phương pháp giảm điện áp:

Hình 1.17. Đặc tính cơ khi giảm tốc độ bằng phương pháp giảm điện áp.
Xét điểm B:
- Do quán tính nB >0 (động cơ quay theo chiều cũ)

E öB = K E Φ ñm n B > 0

M ÑB = K M Φ ñm I öB < 0
- B là điểm bắt đầu quá trình hãm tái sinh.
- Đoạn Bn01: n giảm xuống nhưng vẫn lớn hơn 0.

Iö =

U 1 − E ö K E Φ ñm (n 01 − n)
=
<0
Rö
Rö

M Ñ = K M Φ ñm I ö < 0
- Ta có: n > n01 > 0 và MĐ <0

=> Bn01 là đoạn đặc tính hãm tái sinh

18
18


- Khi n giảm tốc =>

P = U1I ö

Iö

giảm =>

MÑ

giảm

< 0: phát toả năng lượng về nguồn

- Phương trình đặc tính cơ:
n=

Rö M
U1
−
K E Φ ñm 9,55K E 2 Φ ñm 2

Hãm tái sinh được gọi là hãm máy phát.
- Tại n01: n = n01

Iö =

U 1 − E ö K E Φ ñm (n 01 − n)
=
=0
Rö
Rö

MÑ = 0

- Tại n01C: n01 > n > 0
Iö =

U 1 − E ö K E Φ ñm (n 01 − n)
=
>0
Rö
Rö

M Ñ = K M Φ ñm I ö > 0
- Đoạn n01C: là đoạn đặc tính động cơ quay thuận giảm tốc độ.
Vì MĐ < MC nên hệ thống giảm tốc.
Khi n giảm =>

Iö

tăng => MĐ tăng. Tăng đến C thì cân bằng với M tải (hệ thống

làm việc ổn định).
Hệ thống đang làm việc nâng tải tại điểm A. Người ta tiến hành giảm điện áp

xuống còn U1, lúc này do quán tính tốc độ vẫn quay theo chiều cũ, nhưng dòng điện
và môment đã đảo chiều. Quá trình hãm tái sinh diễn ra ở góc phần tư thứ 2, làm
giảm nhanh tốc độ động cơ về n01. Đến n01, MĐ =0. Trên trục động cơ còn môment
cản MC ngược chiều với n nên nó tiếp tục làm cho động cơ giảm tốc, đồng thời MĐ
tăng dần cho đến C thì cân bằng MĐ = MC. Hệ thống sẽ làm việc ổn định ở tốc độ
thấp.
19
19


 Hạ tải thế năng bằng phương pháp đảo cực tính điện áp đặt lên phần
ứng:
Khi muốn hạ tải ta phải đảo chiều điện áp đặt vào phần ứng động cơ. Lúc này nếu
moment do trong tải gây ra lớn hơn moment ma sát trong các bộ phận chuyễn động
của cơ cấu, động cơ sẽ làm việc ở trang thái hãm tái sinh trên hình trên. Khi hạ tải, để
hạn chế dòng khởi động ta đóng thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng. Tốc độ động
cơ tăng lên dần. Khi tốc độ gần đạt tới giá trị n 0 ta cắt điện trở phụ, động cơ tăng tốc
độ trên đường đặc tính tự nhiên. Khi tốc độ vượt quá n > n 0 , moment điện từ của
động cơ đổi dấu trở thành moment hãm đến điểm A moment M H = MC, tải trọng được
hạ với tốc độ ổn định n0đ, trong trạng thái hãm tái sinh.
1.6.2. Hãm ngược:
Định nghĩa: Hãm ngược là trạng thái hãm xảy ra khi Roto của động cơ do động
năng tích luỹ trong các bộ phận chuyển động hoặc do tải thế năng mà quay ngược
chiều với moment điện từ của động cơ.
Có hai cách để thực hiện hãm ngược:
 Hãm ngược bằng cách đảo cực tính điện áp đặt lên phần ứng:
Phương trình đặc tính cơ của đường số (1):
n=

(-U ñm )

Rö
−
M
K E Φ ñm K E K M Φ 2 ñm

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

U ñm
Rö + RP
−
M
K E Φ ñm K E K M Φ 2 ñm

20
20


Hình 1.18. Đặc tính cơ khi hãm ngược bằng cách đảo cực tính điện áp đặt lên
phần ứng.
Giả sử hệ thống đang làm việc ổn định tại điểm A, để hạ tải người ta tiến hành
đảo cực tính điện áp đặt lên phần ứng của động cơ (kết hợp đóng thêm điện trở phụ
để hạn chế cho dòng điện hãm ban đầu không vượt quá 2,5I đm), điểm làm việc chuyển
từ A sang B1 . Lúc này do quán tính tốc độ n vẫn quay theo chiều cũ nhưng I ư và MĐ
đã đảo chiều. Quá trình hãm ngược diễn ra làm giảm nhanh tốc độ động cơ về 0, đoạn
B1C1 gọi là đoạn đặc tính động cơ hãm ngược bằng cách đảo chiều điện áp đặt lên
phần ứng.
-

Tại C1, n=0 nhưng do MĐ và MC cùng chiều chúng sẽ kéo roto quay ngược, theo chiều

của chúng, động cơ bắt đầu quá trình mở máy theo chiều ngược lại và tăng tốc do có
sự hỗ trợ của MĐ và MC , đoạn C1(-n0) gọi là đoạn đặc tính động cơ quay ngược.

-

Tại (-n0), moment động cơ MĐ =0, MC cùng chiều với n nên hệ thống tiếp tục tăng tốc
vượt khỏi (-n0), khi đó MĐ đảo chiều, quá trình hãm tái sinh diễn ra trên đoạn (-n 0)E1,
MĐ lớn dần cho đến điểm E1 thì cân bằng MĐ và MC, tải thế năng được hạ xuống với
tốc độ không đổi là (-nE1).

21
21


Để hạn chế dòng điện hãm ngược lúc bắt đầu không vượt quá 2,5I đm thì người ta
đóng thêm điện trở phụ khi đảo cực điện áp. Do đó điểm làm việc sẽ chuyển từ A

sang B2 để rồi cuối cùng hạ tải với tốc độ nE2 và

n E2

>

n E1

.

 Hãm ngược bằng cách đóng điện trở phụ:
Giả sử động cơ đang nâng tải tại điểm A người ta thực hiện hạ tải bằng cách đóng
vào mạch phần ứng một điện trở phụ đủ lớn(lớn hơn điện trở phụ mở máy). Lúc này

điểm làm việc chuyễn sang điểm B.
Tại B3: MĐ < MC , hệ thống giảm tốc từ B đến C.
Lúc này Iư và MĐ tăng dần trị số
Iö =

K E Φ ñm ( n + n 0 )
Rö + Rp

Tại điểm C3: tốc độ bằng 0 nhưng trên trục động cơ tồn tại moment ngược chiều
nhau là MĐ và MC, nhưng vì MC có trị số lớn hơn nên nó sẽ làm Roto quay theo chiều
ngược lại để hạ tải xuống.
Lúc này do sự hỗ trợ của moment cản thế năng, động cơ tăng tốc từ C 3 đến E3
đồng thời Iư và MĐ tăng dần và có giá trị dương.
Iö =

K E Φ ñm (n 0 − (− n 0 )) K E Φ ñm (n 0 + n )
=
>0
Rö + Rp
Rö + Rp

MĐ = KE

Φ ñm I ö > 0

Trạng thái hãm ngược diễn ra cho đến E 3 thì MĐ = MC tải được hạ xuống với tốc
độ không đổi là (-nD). Nếu ta thay đổi trị số điện trở phụ Rp thì ta sẽ thay đổi được tốc
độ khi hạ tải.

22

22


n
n0

A

B3

C3
0

MC

-nD

M
E3

Hình 1.19. Đặc tính cơ khi hãm ngược bằng cách đóng điện trở phụ.
1.6.3. Hãm động năng:
Định nghĩa: Hãm động năng là trạng thái động cơ làm việc như một máy phát mà
năng lượng cơ học của động cơ đã tích luỹ được trong quá trình làm việc trước đó
biến thành điện năng tiêu tán trong mạch hãm dưới dạng nhiệt.
 Hãm động năng kích từ độc lập:
+

CKT

IKT

-

n
A

IƯ

EƯ

B

RHĐN

Hình 1.20. Sơ đồ nguyên lý của ĐC khi hãm động năng kích từ độc lập.

23
23


Hình 1.21. Đặc tính cơ khi hãm động năng kích từ độc lập.
Giả sử hệ thống đang làm việc tại điểm A (động cơ đang nâng tải). Dể hạ tải
người ta ngắt phần ưng ra khỏi lưới điện và đóng qua điện trở hãm R HĐN , cuộn kích
từ vẫn còn được cung cấp điện, lúc này do quán tính phần ứng vẫn quay theo chiều
cũ, động cơ làm việc ở chế độ máy phát, phát ra sức điện động E ư có chiều không
đổi, sức điện động này tạo trong mạch kín dòng điện I ư đã đảo chiều nên moment MĐ
cũng đảo chiều.
Iö =

− Eö
<0
R ö + R HÑN

⇒ M Ñ = K M Φ ñm I ö < 0
Hệ thống làm việc tại điểm B, tại đây n và M Đ ngược chiều nhau, trạng thái hãm
động năng kích từ độc lập xảy ra, tốc độ động cơ giảm về 0.
Phương trình đường đặc tính cơ khi hãm ngược động năng là:
n=−

(R ö + R HÑN )
K E K M Φ ñm

2

M

B10: đoạn đặc tính hãm động năng kích từ độc lập nếu tải phản kháng hoặc tắt
nguồn.

24
24


 Hãm động năng tự kích từ :

Hình 1.22. Sơ đồ nguyên lý khi hãm động năng tự kích từ .
Người ta thực hiện hãm động năng tự kích từ bằng cách ngắt phần ứng và cuộn
kích từ ra khỏi phần điện và đóng qua điện trở hãm.
Do quán tính động cơ tiếp tục quay theo chiều cũ (n > 0), các thanh dẫn quét qua

từ dư của mạch từ Stator nen6 vẫn cảm ứng ra sức điện động E ư .
n>0
Φdư >0

E ö = K E Φ ñm n > 0
Iö =

− Eö
<0
R HÑN R Ckt
Rö +
R HÑN + R Ckt

MĐ <0

⇒

Do đó, quá trình hãm động năng tự kích từ diễn ra làm n giảm.

Phương trình đặc tính cơ khi hãm động năng tự kích từ:

R R
 R ö + Ckt HÑN
R Ckt + R HÑN
n = −
K EK MΦ2



M

Thông thường, RHĐN rất nhỏ so với RCkt. Do đó phương trình đặc tính cơ:
25
25