ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN

NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI
Tên đồ án:
THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG CẦU TRỤC NÂNG HẠ TẢI
Nội dung đồ án :
Tính toán và thiết kế truyền động điện cho một cơ cấu nâng cầu trục dùng
động cơ điện : Động cơ điện dùng kích từ song song.
BẢNG SỐ LIỆU:
1.Động cơ một chiều kích từ song song :
Pđm(kw)
m(v)
Iđm(A)
IKTđm(A)
nđm(vòng /phút)
95
220
470
4,25
500
2.Động cơ điện khơng đồng bộ xoay chiều 3 pha rotor dây quấn
Pdm (W)
U1dm (V)
2p
N1
N2
Kdq1
Kdq2
R1 (Ω)
R2 (Ω)
X1 (Ω)
X2 (Ω)
m1

m2
I0
ηη
cos ϕ

Cơng suất động cơ
Điện áp định mức
Số cực từ
Số vòng mỗi pha dây quấn stator
Số vòng mỗi pha dây quấn stator
Hệ số dây quấn stator
Hệ số dây quấn stator
Điện trở dây quấn stator
Điện trở dây quấn stator
Điện kháng dây quấn stator
Điện kháng dây quấn stator
Số pha dây quấn stator
Số pha dây quấn stator
Hiệu suất
Hệ số cơng suất

45
500
8
37
27
0,965
0,965
0,129
0,0283

0,485
0,0912
3
3
23,35
0,895
0,865

Yêu cầu tính toán và thiết kế như sau:
3.1. Động cơ mở máy qua 3 cấp điện trở phụ, tính các điện trở mở máy ở từng cấp
biết rằng động cơ kéo tải ở đònh mức.
3.2. Tính toán điện trở cần thiết đóng vào mạch rotor để nâng tải lên với tốc độ
lần lượt là: 1/2 nđm, 1/4 nđm
3.3. Tính toán điện trở phụ cần thiết đóng vào rotor để hạ tải với tốc độ lần lượt
là: 1/4 nđm , 1/2 nđm, nđm , 2 nđm. Biết rằng moment khi hạ tải: 0,8Mđm.
3.4 Dùng chương trình CX-Programmer thiết kế sơ đồ ngun lý điều khiển động cơ
khi mở máy nâng hạ tải, vẽ sơ đồ kết nối PLC CM2A.Biêt rằng, động cơ xoay chiều 3

Trang 1


pha có dây quấn stator/rotor đấu hình tam giác/sao và sức bền từ động bên stator lớn
hơn rotor 20%.

LỜI NÓI ĐẦU

Nhằm đáp ứng nhu cầu của sự phát triển, nâng cao năng suất và chất lượng
sản phẩm. Truyền động điện ra đời là một trong những yếu tố rất quan trọng:
•
Có nhiệm vụ thực hiện các công đoạn cuối cùng của một công nghệ

sản xuất.
•
Là một hệ thống máy móc được thiết kế với nhiệm vụ biến đổi cơ
năng thành điện năng .
•
Hệ thống Truyền động điện có thể hoạt động với tốc độ không đổi
hoặc thay đổi (hệ điều tốc)….
Với sự phát triển mạnh mẽ của kó thuật bán dẫn công suất lớn và kó thuật vi
xử lí, các hệ thống điều tốc được dử dụng rộng rãi và là công cụ không thể thiếu
trong quá trình tự động hoá sản suất. Do đó nội dung của tập đồ án chủ yếu tính
toán và và điều chỉnh tốc độ động cơ DC kích từ song song và động cơ không đồng
bộ 3 pha.
Tập đồ án này có thể làm tài liệu tham khảo cho những ai quan tâm đến vấn
đề liên quan đến Động cơ DC kích từ song song và động cơ không đồng bộ 3 pha.
Vì kiến thức và thời gian có hạn, kinh nghiệm thực tế không nhiều, nên tập
đồ án này không thể tránh khỏi những thiếu sót.Rất mong được sự đóng góp của q
thầy cô và bạn bè.

Sinh viên thực hiện:
Lê Vũ Phương Trinh
Trang 2


Hồng Thị Diệu Ngơi

LỜI CẢM ƠN



Sspielberg đã từng nói :" Chỉ đến được vinh quang khi ta biết nhìn lại

và trân trọng quá khứ."Hoàn thành tập đồ án này có thể không là "vinh quang",
nhưng đây là kết quả của sự tìm tòi, nghiên cứu tri thức và điều quan trọng không
thể thiếu góp phần hoàn thiện hơn tầm hiểu biết về môn học và củng cố kiến
thức ngành học, tạo hành trang bước vào đời, không thể không thừa nhận sự
đóng góp to lớn của các nguồn nhân -vật lực-yếu tố quan trọng tạo nên thành quả
ấy. Chúng em những sinh viên thực hiện đồ án môn học này xin:
Trân trọng và thành thật cảm ơn:
 Thạc só Nguyễn Phan Thanh đã tận tình hướng dẫn, giải đáp những khúc
mắc trong quá trình thực hiện đề tài.
 Quý thầy cô thuộc thư viện Trường Đại Học Sư Phạm Kó Thuật thành
phố Hồ Chí Minh,Thư viện tổng hợp Thành Phố HCM đã cung cấp sách
vở và tài liệu giúp hoàn thành đề tài.
 Các anh chò và bạn bè cùng ngành đã có những đóng góp, gợi ý trong
quá trình tiến hành thực hiện.

Sinh viên thực hiện
Lê Vũ Phương Trinh
Hồng Thị Diệu Ngơi

Trang 3


MỤC LỤC

PHẦN A

ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU KÍCH TỪ SONG SONG

• CHƯƠNG I
ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU KÍCH TỪ SONG SONG

• CHƯƠNG II
TÍNH TOÁN HỆ THỐNG CẦN TRỤC NÂNG HẠ TẢI
PHẦN B:
TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ CƠ CẤU NÂNG HẠ CẦN TRỤC DÙNG
ĐỘNG CƠ ĐIỆN XOAY CHIỀU KĐB 3 PHA ROTOR DÂY QUẤN
• CHƯƠNG III
ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU KĐB 3 PHA ROTOR DÂY
QUẤN
• CHƯƠNG IV
TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ CƠ CẤU NÂNG HẠ CẦN TRỤC DÙNG ĐỘNG
CƠ XOAY CHIỀU KĐB 3 PHA ROTOR DÂY QUẤN
KẾT LUẬN
Tài liệu tham khảo :

Trang 4


Trang 5


PHẦN A:
CHƯƠNG I

ĐẶC TÍNH CƠ
CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU


I.ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP
VÀ KÍCH TỪ SONG SONG
I.1.Xây dựng phương trình đặc tính tốc độ :

m

+

I

Rkp

Ckt

Ikt

Iư

-

Rp



Hình 1.1.ĐCĐ một chiều kích từ song song
+

-

U

Ikt

Rpk

Ckt
E
Ih
R

Trang 6


Hình 1.2. ĐCĐ một chiều kích từ độc lập
Ta có : pt cân bằng điện áp của động cơ điện một chiều
m = + RưIư
⇒ = m - RưIư
với = KEđmn
⇒ KEđmn = m - RưIư
⇒ n=

U đm
Rư Iư
−
K E Φ đm K E Φ đm

:đây là phương trình đặc tính tốc độ tự nhiên của ĐCĐ

một chiều kích từ song song
Trong đó:
n : tốc độ quay của động cơ
m : điện áp đònh mức của ĐCĐ một chiều
KE =

PN
: hệ số điện động của động cơ
60a

Φ đm :từ thông kích từ dưới 1 cực từ

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

( R ư + R p )I ư
U đm
−
K E Φ đm
K E Φ đm
U đm
Khi Iư = 0 :n = n 0 = K Φ
:là tốc độ không tải lý tưởng của động cơ.
E
đm
Rư
a TN =
: là hệ số gốc hay độ dốc của đường đặc tính tốc độ tự nhiên
K E Φ đm
RưI ư
Δn TN = aI ư =
:là độ sụt tốc độ trên đường đặc tính tự nhiên
K E Φ đm

n=

n
A
n0
nA

B
TN

AC = n0 : tốc độ không tải lý tûng
BC = n A : tốc độ làm việc của đường đtc TN
AB = nTN : độ sụt tốc độ

C
0
Ic
Iư
Hình 1.3.Đặc tính cơ tự nhiên.

Trang 7


Nếu Ic = Iđm thì nA = nđm

•

I.2. Phương trình đặc tính cơ :
Ta có : moment điện từ của động cơ được xác đònh bởi công thức
Mđt = KM Φ đm Iư

⇒ Iư =

M
K M Φ đm

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

U đm
RưM
−
K E Φ đm K E K M Φ 2 đm :đây là 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

PN
: hệ số điện động của động cơ
60a
PN
=
: hệ số cấu tạo của động cơ
2Πa

KE =
KM

Hay
n=

U đm
Rư M
−
K E Φ đm 9,55K 2 E Φ 2 đm

với KM =9.55KE
Khi Iư =0  Mđt =0
U

đm
 n = n0 = K Φ
E
đm

:là tốc độ không tải lý tưởng

Rư
:hệ số góc hay độ dốc của đặc tính cơ tự nhiên
9,55K 2 E Φ 2 đm
RưM
= a TN M =
: độ sụt tốc độ của đường đặc tính cơ tự nhiên
9,55K 2 E Φ 2 đm

a TN =
Δn TN

I.3.ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÔNG SỐ ĐẾN DẠNG ĐẶC TÍNH CƠ
Ta có phương trình đặc tính cơ nhân tạo:

(R ư + R p )M
U
−
K E Φ 9,55K 2 E Φ 2
U đm
n = n0 =
:là tốc độ không tải lý tưởng
K E Φ đm
Rư
a TN =
:hệ số góc hay độ dốc của đặc tính cơ tự nhiên
9,55K 2 E Φ 2 đm
RưM
Δn TN = a TN M =
độ sụt tốc độ của đường đặc tính cơ tự nhiên
9,55K 2 E Φ 2 đm
n=

Đặt:

II.1.nh hưởng của điện trở phụ nối tiếp trên mạch phần ứng :
Trang 8


Giả sử = m = const
Φ = Φ đm =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 :

n=

( R ư + R p )M
U đm
−
K E Φ đm 9,55K E 2 Φ đm 2

Khi điện trở phụ Rp thay đổi thì:
U

đm
• n 0 = K Φ = const
E
đm

Rư + Rp

• hệ số góc nhân tạo: a NT =
• độ dốc nhân tạo: Δn NT

tăng > aTN

9,55( K E Φ đm )
= a NT M cũng tăng > ∆n TN .
2

Hình 1.4: Sơ đồ nguyên lý khi thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng.
Vậy họ các đặc tính cơ là chùm đường thẳng xuất phát từ n0
n
n0

D

nđm = nA

A
B

0

RP = 0 (TN)
C
RP1
RP2
MC=Mđm
M

Với RP2 >RP1

Hình 1.5 :Họ các đặc tính cơ khi thêm điện trở phụ
Trang 9


nối tiếp vào mạch phần ứng.
II.2.nh hưởng của điện áp đặt lên phần ứng :
Giả sử: IKT = IKTđm = const
Φ = Φ đm =const
Rp =0.
- Khi thay đổi điện áp theo hướng giảm so với m ta có :
n=

RưM
U
−
K E Φ đm K E K M Φ đm 2

- Khi giảm điện áp thì:
• tốc độ n0 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 đònh. Do đó, phương
pháp này cũng được sử dụng để điều chỉnh tốc độ động cơ và hạn chế dòng điện
khi khởi động.
n
m(TN)

n0

Với U2 < U1
n01

n02
n03

U1
U2

0

M
Mc
Hình 1.6: Họ các đặc tính cơ khi thay đổi
điện áp đặt lên phần ứng

II.3.nh hưởng của từ thông :
- Khi thêm RPKT nối tiếp với cuộn kích từ thì:
• IKT giảm xuống < IKTđm ⇒ Φ giảm xuống < Φđm
• Rp =0
• U=m
Trang 10


Hình 1.7: Sơ đồ nguyên lý khi thêm điện trở phụ kích từ.
II.3.1 .Đối với đặc tính tốc độ:
 Xét phương trình đặc tính tốc độ :
n=

U đm R ư I ư
−
K EΦ K EΦ

+ Khi mở máy :
n=0=

U đm R ư I ưmm
−

K EΦ
K EΦ

⇒ 0 = m – Rư .Iưđm
U
⇒ Iưmm = đm = const.
Rư

+ Khi động cơ không tải:

U đm
K EΦx
 Khi Φ x giảm ⇒ n0x tăng và Iưmm = const.
n 0x =

Hình 1.8: Họ các đặc tính tốc độ khi thay đổi từ thông Φ .
Trang 11


II.3.2. Đối với đường đặc tính cơ:
- Xét phương trình đặc tính cơ :
n=

U đm
Rư M
−
K E Φ 9,55K E 2 Φ 2

- Moment khi mở máy :
Mmm = KM Φ Iưmm

với KM , Iưmm: const.
-

U

đm
Khi Φ giảm thì : n 0 = K Φ tăng và Mmm giảm.
E

 Thông thường để đảm bảo tuổi thọ động cơ thì :
MC < Mđm
⇒ Φ giảm ⇒ n tăng

n(vòng /phút)
n01
n02

B1

Φ1
Φ2

B2
A1
0
M(N.m)

M C2

vớiΦ 1 < Φ 2

A2

Mđm

M C1 Mmm1

Mmm2

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

Trang 12


III. ĐẶC TÍNH CƠ KHI ĐẢO CHIỀU QUAY
III.1. Đảo cực tính điện áp đặt lên phần ứng :

-

+

U đm
N

Iư nghòch

N

A

T

B

Iư thuận

N
C kt

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 các
công tắc tơ

F

B

đ
t

B

t

+

n

Fđ

n

T

N

Fđ
N

Fđ

t

t

Hình 1.11a

+
N

Hình 1.11b

 Khi T hoạt động (n > 0):
⇒ E ư = K E Φ đm n > 0

Trang 13

U đm − E ư K E .Φ đm (n 0 − n)
=
>0
Rư
Rư
⇒ M = K M Φ đm I ư > 0
⇒ Iư =

- Ta có phương trình đặc tính cơ :
n=

U đm
RưM
−
K E Φ đm K E K M Φ 2 đm

 Khi N hoạt động, cực tính điện áp được đảo ta có : n < 0
⇒ E ư = K E Φ đm n < 0
(−U đm ) − E ư K E .Φ đm (−n 0 − n)
⇒ Iư =
=
<0
Rư
Rư
⇒ Iư =

K E .Φ đm (−n 0 + n )
Rư

<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
⇒ M = K M Φ đm I ư < 0

- Phương trình đặc tính cơ :

U đm
Rư
+
M
K E Φ đm K E K M Φ 2 đm
Rư
= −n 0 +
M
K E K M Φ 2 đm

n=−

- Đường biểu diễn đặc tính cơ :

n
n

n0

MĐ

+m đường đặc tính cơ khi

động cơ quay thuận chiều

-MC

0

MC

-m------------n0
MĐ
n
đường đặc tính cơ khi động
cơ quay ngược chiều
Hình 1.12 :Đặc tính cơ khi đảo cực tính
điện áp đặt lên phần ứng.

Trang 14

M


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

Hình 1.13: 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

N

Fđt

Fđt
n

B

n

T

φ
Fđt

φ

N

Φ

+

+

B

N

Hình1.14a

Fđt

Hình 1.14b

 Khi T hoạt động : n>0,Φđm

⇒ E ư = K E Φ đm n > 0

Trang 15


U đm − E ư K E .Φ đm (n 0 − n)
=
>0
Rư
Rư
⇒ M = K M Φ đm I ư > 0
U đm
Rư
M
- Phương trình đặc tính cơ: n = K Φ −
2
K
K
Φ
đm
E
đm
E
M

Φ
 Khi N hoạt động: từ thông đm được đảo cực (chiều dòng điện qua cuộn
⇒ Iư =

kích từ được đảo) : n<0, (-Φđm)

⇒ E ư = K E (−Φ đm )n > 0
U − E ư K E (−Φ đm )(− n 0 + n)
⇒ I ư = đm
=
>0
Rư
Rư

- Moment điện tư:ø

M Đ = K M ( − Φ đm ) I ư < 0

- Phương trình đặc tính cơ :

U đm
Rư
+
M
K E (−Φ đm ) K E K M Φ 2 đm
U đm
Rư
+
M <0
⇔ n=−

K E Φ đm K E K M Φ 2 đm
n=

- 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:
n
n

n0

MĐ

+m đường đặc tính cơ khi
động cơ quay thuận chiều

-MC

0

MC

-m
n0
MĐ
n
đường đặc tính cơ khi động
cơ quay ngược chiều
Hình 1.15

Trang 16

M


IV. MỞ MÁY VÀ TÍNH ĐIỆN TRỞ MỞ MÁY
IV.1.Mở máy :
- Ta có :Dòng điện phần ứng:
Iư =

U đm − K E Φ đm n
Rư

U

đm
- Khi mở máy n = 0 ⇒ =0 ⇒ dòng điện khi mở máy I mm = R .
ư

Vì điện áp phần ứng lúc mở máy <<1
⇒ Rư = (0,04 → 0,05)
⇒ Imm = (20 → 25)Iđm

U đm
I mm

 Tác hại của dòng mở máy khi dòng mở máy lớn :
+ Cháy cách điện dây quấn.
+ Gây sụt áp lớn trên lưới điện
+ Lực điện động lớn có thể gây biến dạng kết cấu cơ khí của rãnh.
IV.2. Xây dựng đường đặc tính mở máy và xác đònh trò số điện trở phụ mở máy

bằng phương pháp đồ thò

Hình 1.16: Sơ đồ nguyên lý ĐC khi mở máy
bằng điện trở phụ.

Dựa vào các thông số động cơ và 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
U

đm
mạch phần ứng khi khởi động. R = I
1



Chọn dòng điện chuyển khi khởi động :
Trang 17


• 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 trò n TN2(h) từ đó xác đònh giảm (b)
trên đặc tính khởi động với giá trò dòng I2.
•

n NT 2 = n TN 2

U dm − I 2 R
U dm − I Ì R ư


Kẻ đường thẳng qua ab.Trên đặc tính tự nhiên kẽ 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 trò I 1,I2 để xây
dựng lại đặc tính khởi động.

Hình 1.17: 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 R p.
- Ta có :Rp = R – Rư
- Điện trở khởi động trong từng cấp là:
Trang 18


 je − jg 
 eg 
 = R ư  
R pI = R ư 

 jg 
 jg 
 jc − jg 
 cg 
 = R ư  
R p II = R ư 
 jg 
 jg 

•
•

 ja − jg 
 ag 
 = R ư  
R p III = R ư 
 jg 
 jg 
R p1 = R pI

R p2 = R p II − R PI

Rp = Rp − RP
•
V.HÃM MÁY
 Trạng thái động cơ quay thuận:
n>0  E ư = K E Φ đm n > 0
IKTđm >0  Φđm >0
3

Iư =

III

II

U đm − E ư K EΦ đm (n 0 − n)
=
Rư
Rư

Vì n0 >n  Iư >0

M = K M Φ đm I ư > 0

- Phương trình đặc tính cơ:
n = n0 −

Rư

M>0
K E K M Φ 2 đm
P = U đm I ưđm >0  nhận năng lượng(tiêu thụ năng lượng điện)

Hình 1.18 : 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.
Trang 19

+ Giữ cho một tải trọng đứng yên trên cao khi nó có khuynh hướng rơi
xuống đất.
V.1. Hãm tái sinh :
-Hãm tái sinh xảy ra khi tốc độ quay 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 phần ứng đặt lên
phần ứng.

V.1.1.Giảm tốc độ bằng phương pháp giảm điện áp :

Hình 1.19: 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 ưB = K E Φ đm n B > 0
•



I ưB =

U 1 − E ưB K E Φ đm (n 01 − n B )
=
<0
Rư
Rư
= K M Φ đm I ưB < 0

• M ĐB
B là điểm bắt đầu quá trình hãm tái sinh.
Đoạn Bn01: n giảm xuống nhưng vẫn lớn hơn 0.
E
•
ư = K E Φ đm n 01 > 0
•
•

U 1 − E ư K E Φ đm (n 01 − n)
=
<0
Rư
Rư
M Đ = K M Φ đm I ư < 0
Iư =

Trang 20


- Ta có: n > n01 > 0 và MĐ <0
 Bn01 là đoạn đặc tính hãm tái sinh
- Khi n giảm tốc  I ư giảm  M Đ giảm
P = U 1 I ư < 0: phát toả năng lượng về nguồn
•
- Phương trình đặc tính cơ:
n=

RưM

U1
−
K E Φ đm 9,55K E 2 Φ đm 2

Hãm tái sinh được gọi là:Hãm máy phát.
 Tại n01: n = n01
•

U 1 − E ư K E Φ đm (n 01 − n)
=
=0
Rư
Rư
MĐ = 0
Iư =

•
 Tại n01C: n01>n>0
•

U 1 − E ư K E Φ đm (n 01 − n)
=
>0
Rư
Rư
M Đ = K M Φ đm I ư > 0
Iư =

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

•
Vì MĐ < MC nên hệ thống giảm tốc
- Khi n giảm  I ư tăng  MĐ tăng. Tăng đến C thì cân bằng với M tải (hệ thống
làm việc ổn đònh).

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 M Đ = MC. Hệ thống sẽ làm việc ổn đònh ở
tốc độ thấp.
V.1.2. Khi hạ tải thế năng bằng phương pháp đảo cực tính điện áp đặt lên
phần ứng:
- Khi muốn hạ tải ta phải đảo chiều điện áp đặt vào phần ứng động cơ. Lúc
này nếu moment do trong tải gây ra lớn hơn moment ma sát trong các bộ phận
chuyễn động của cơ cấu, động cơ sẽ làm việc ở trang thái hãm tái sinh trên hình
trên. Khi hạ tải, để hạn chế dòng khởi động ta đóng thêm điện trở phụ vào mạch
phần ứng. Tốc độ động cơ tăng lên dần. Khi tốc độ gần đạt tới giá trò 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
MH = MC, tải trọng được hạ với tốc độ ổn đònh n0đ, trong trạng thái hãm tái sinh.
V.2. Hãm ngược :
Trang 21



Đònh nghóa: Hãm ngược là trạng thái hãm xảy ra khi Roto của động cơ do
động năng tích luỹ trong các bộ phận chuyển động hoặc do tải thế năng mà quay
ngược chiều với moment điện từ của động cơ.

Có hai cách để thực hiện hãm ngược :
V. 2.1. Hãm ngược bằng cách đảo cực tính điện áp đặt lên phần ứng :
- Phương trình đặc tính cơ của đường số (1):
n=

(-U đm )
Rư
−
M
K E Φ đm K E K M Φ 2 đm

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

U đm
Rư + RP
−
M
K E Φ đm K E K M Φ 2 đm

Hình 1.20: 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 đònh 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
Trang 22


nhưng Iư 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 (-n0) E1, MĐ lớn dần cho đến điểm E1 thì cân bằng MĐ và MC , tải thế năng
được hạ xuống với tốc độ không đổi là (-nE1).
 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 .
V.2.2. Hãm ngược bằng cách đóng điện trở phụ :
Giả sử động cơ đang nâng tải tại điểm A người ta thực hiện hạ tải bằng cách
đóng vào mạch phần ứng một điện trở phụ đủ lớn(lớn hơn điện trở phụ mở máy).
Lúc này điểm làm việc chuyễn sang điểm B.
 Tại B3 : MĐ < MC , hệ thống giảm tốc từ B đến C.
• Lúc này Iư và MĐ tăng dần trò số
• Iư =

K E Φ đm ( n + n 0 )
Rư + 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 trò 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 trò dương.
•

Iư =

K E Φ đm (n 0 − (− n 0 )) K E Φ đm (n 0 + n )
=
>0
Rư + Rp
Rư + Rp

• MĐ = KE Φ đm I ư > 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 trò số điện trở phụ R p thì ta sẽ thay đổi được
tốc độ khi hạ tải.

Trang 23


B3

n
n0

A

C3
0

MC

-nD

M

E3

Hinh1.21: Đặc tính cơ khi hãm ngược
bằng cách đóng điện trở phụ.
V.3.Hãm động năng :
 Đònh nghóa: Hãm động năng là trạng thái động cơ làm việc như một máy
phát mà năng lượng cơ học của động cơ đã tích luỹ được trong quá trình làm việc
trước đó biến thành điện năng tiêu tán trong mạch hãm dưới dạng nhiệt.
V. 3.1.Hãm động năng kích từ độc lập :

+

Ckt

Ikt
n
A

Iư



-

B

RHĐN

Hình 1.22: Sơ đồ nguyên lý của ĐC khi hãm động năng kích từ độc lập.

Trang 24


n
n0
B2

MĐ

B1

A

n
MC

MHbđ2 MHbđ1

0

MC

M

Hình 1.23: 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.
−
<0
R ư + R HĐN
⇒ M Đ = K M Φ đm I ư < 0
Iư =

- 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 ư + R HĐN )
K E K M Φ đm

2

M

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

V. 3.2. Hãm động năng tự kích từ :

Trang 25