Trong thực tế một số ứng dụng đòi hỏi động cơ cảm ứng 3 pha phải giảm tốc độ một cách nhanh chóng, đặc biệt trong điều khiển băng tải. Hai phương pháp được sử dụng để làm giảm nhanh tốc độ động cơ là phanh bằng cơ và phanh động. Phanh cơ làm việc dựa trên nguyên lý tạo ra lực ma sát để giữ trục quay đứng yên, do đó phát sinh nhiệt và gây tổn thất cơ học. Ở bài viết này chúng ta chỉ tìm hiểu về một số loại phanh động như mạch hãm động năng và hãm ngược, hãm tái sinh.
1. Các phương pháp phanh động
Động cơ không đồng bộ ba pha làm việc dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ, điện áp 3 pha cấp vào stato động cơ tạo nên từ trường quay. Từ trường quay này là nguyên nhân chính sinh ra lực tác động làm quay roto động cơ. Khi động cơ bị ngắt điện sẽ trượt tự do cho đến khi giảm tốc độ về 0.
Hãm động năng là phương pháp làm giảm nhanh tốc độ động cơ bằng cách tạo ra từ trường đứng yên. Bằng cách đưa vào cuộn dây stato động cơ một điện áp một chiều sẽ sinh ra từ trường đứng yên, tạo ra lực để giữ roto động cơ. Ưu điểm của mạch này là làm giảm bớt tổn thất cơ học.
Hãm ngược là phương pháp sử dụng việc đấu dây đảo chiều động cơ trong thời gian ngắn để tạo ra moment dừng nhanh động cơ. Sau khi động cơ bị ngắt điện, động cơ được đấu dây để quay theo chiều ngược lại trong thời gian đủ để động cơ dừng quay. Ta thấy nhược điểm của mạch này là sinh ra dòng điện lớn khi động cơ đảo chiều nên chỉ thích hợp cho động cơ công suất nhỏ.
Phương pháp hãm tái sinh thường được sử dụng rất nhiều trong các bộ biến tần. Khi động cơ bị ngắt điện sẽ chuyển sang chế độ máy phát điện, điện áp trên động cơ trả về DC Bus của biến tần. Khi đó người ta sẽ kết nối DC Bus với một điện trở để làm tiêu tốn năng lượng dưới dạng nhiệt. Phương pháp này có ưu điểm là hiệu quả, được sử dụng nhiều trong các mạch công nghiệp.
2. Sơ đồ nguyên lý mạch hãm động năng
Từ trường hình thành phụ thuộc vào kết nối của cuộn dây stato, độ lớn điện áp một chiều cấp vào stato. Do điện áp càng lớn thì dòng điện chạy trong stato càng lớn, ảnh hưởng trực tiếp đến moment thắng động năng. Cần lưu ý dòng điện không được vượt quá dòng định mức làm việc của cuộn dây động cơ.
Sơ đồ mạch hãm động năng
+ Nguồn điện xoay chiều 220V được chỉnh lưu thành nguồn điện một chiều thông qua cầu diode. Sau đó kết nối với cuộn dây của động cơ thông qua contactor K2. Công tắc SW đóng thì chọn thực hiện hãm động năng, nếu công mở thì chọn động cơ dừng tự do.
+ Contactor K1 được điều khiển đóng, mở bằng hai nút nhấn ON, OFF.
+ Contactor K2 nối với thường hở của nút nhấn OFF và nối tiếp với tiếp điểm thường đóng của timer T1. Như vậy contactor K2 chỉ được đóng khi động cơ dừng và được mở bởi timer T1.
Mạch hãm động năng
Nguyên lý mạch hãm động năng:
+ Khi nhấn nút ON thì cuộn K1 được cấp điện, tiếp điểm chính của contactor K1 đóng lại. Điện áp 3 pha được đưa vào động cơ nên động cơ bắt đầu hoạt động.
+ Khi nhấn nút OFF thì contactor K1 trở về trạng thái ban đầu, động cơ ngừng hoạt động. Đồng thời contactor K2 được cấp điện nên đưa điện áp một chiều vào cuộn dây động cơ. Và cuộn dây timer T1 cũng được cấp điện nên bắt đầu đếm thời gian.
Điện áp một chiều khi vào cuộn dây sẽ sinh ra từ trường đứng yên, giữ roto của động cơ giảm tốc nhanh chóng.
+ Sau khi timer đếm đến thời gian đặt trước thì tiếp điểm thường đóng của timer mở ra ngắt điện contactor K2. Mạch trở về trạng thái bình thường.
Tham khảo video mô phỏng mạch hãm động năng
3. Sơ đồ nguyên lý mạch hãm ngược
Sơ đồ mạch hãm ngược
+ Sơ đồ mạch động lực của mạch hãm ngược thực chất là mạch đảo chiều quay động cơ 3 pha. Khi contactor K_N đóng sẽ đảo 2 trong 3 dây động cơ.
+ Hai nút nhấn ON, OFF điều khiển đóng, mở Contactor K_T.
+ Thường hở nút OFF nối với contactor K_N điều khiển đóng, contactor được nối với thường đóng của timer điều khiển mở.
Sơ đồ mạch hãm ngược
Nguyên lý hoạt động của mạch hãm ngược:
Nguyên lý của mạch hãm ngược tương tự như mạch hãm động năng.
+ Khi nhấn nút ON thì contactor K_T đóng, động cơ được cấp điện quay theo chiều thuận.
+ Khi nhấn nút OFF thì contactor K_T mở, động cơ bị ngắt điện. Ngay lập tức contactor K_N đóng điện, động cơ được đấu dây quay theo chiều ngược lại. Khi đó động cơ sẽ dừng trong khoảng thời gian rất ngắn.
Đồng thời lúc này cuộn dây timer cũng được cấp điện, bắt đầu đếm thời gian.
+ Khi timer đếm đến thời gian đã cài đặt trước, tiếp điểm timer mở ra ngắt điện contactor K_N.
*** Lưu ý rằng mục đích của mạch là điều khiển dừng nhanh động cơ, việc động cơ quay theo chiều ngược lại là điều không mong muốn. Nên contactor K_N không được đóng điện quá lâu sẽ dẫn đến động cơ quay theo chiều nghịch.
Tuy nhiên nếu thời gian contactor K_N đóng điện quá ngắn thì không đủ moment để dừng động cơ. Sau khi thắng động cơ có thể tiếp tục quay theo chiều thuận.
Tham khảo video mô phỏng mạch phanh ngược chiều
Video hướng dẫn đấu dây –Tôi Yêu Nghề
>>> Xem thêm:
6 sơ đồ mạch đảo chiều động cơ 3 pha – ưu nhược điểm từng mạch
Phân tích sơ đồ 3 mạch điều khiển sao tam giác dùng timer, PLC