Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
b) Khởi động dùng phương pháp giảm dòng khởi động

b) Khởi động dùng phương pháp giảm dòng khởi động

Tải bản đầy đủ - 0trang

điện hoặc động cơ không đồng bộ. Ở chế độ làm việc động cơ, năng lượng

điện được cung cấp từ lưới điện và chuyển sang rotor bằng từ trường

quay. Dòng năng lượng được biểu diễn như sau :

- Công suất nhận từ lưới điện:

P1=m1U1I1cosφ1



(1-10)







stato, năng lượng bị mất một phần do tổn hao ở điện trở cuộn

dây ( ∆ P

)và trong lõi thép (∆ P

). Vậy công suất điện từ chuyển

Cu1

Fe1

từ stato sang roto như sau:

(1-11)



=

Trong đó



==. Tổn hao thép phụ thuộc vào tần số.



Tổn hao lõi thép phía rotor bỏ qua, vì khi làm việc định mức tần

số f2 = (1 - 3)Hz. Công suất điện từ chuyển sang rotor sẽ ứng với công suất

tác dụng sinh ra ở điện trở R2‟/s vậy:

Pđt= == +



(1-12)



Thành phần thứ nhất là do tổn hao đồng ở cuộn dây rotor

==



(1-13)



Phần công suất còn lại được chuyển sang cơng cơ học trên trục động cơ,

vậy:

==

Công suất cơ được chuyển sang công suất hữu ích ∆ P và tổn hao

2

cơ các loại (∆P ) như: ma sát ổ bi, quạt gió, ma sát rotor với khơng



khí v.v. ngồi ra còn tổn hao phụ do sóng bậc cao, do mạch từ có răng

( ∆ P ). Tổn hao phụ rất nhỏ ( ∆ Pp ≈ 0,005P ).

p

1

Vậy cơng suất hữu ích tính như sau:

P2= Pcơ - ∆Pcơ - ∆Pp

Tổng tổn hao của động cơ có giá trị:

∆P =∆ + ∆ +∆+∆+∆

Hiệu suất của động cơ:

8



= = = 1Sơ đồ năng lượng của máy điện KĐB biểu diễn trên hình sau :



Hình 1. 2 Sơ đồ năng lượng của động cơ khơng đồng bộ

1.4.2 Phương trình đặc

tính cơ

Khi coi 3 pha động cơ là đối xứng, được cấp nguồn bởi nguồn xoay

chiều hình sin 3 pha đối xứng và mạch từ động cơ khơng bão hòa thì có thể

xem xét động cơ qua sơ đồ thay thế 1 pha. Đó là sơ đồ điện 1 pha phía stator

với các đại lượng điện ở mạch rotor đã được qui đổi về stator:

I



X1



R1



Hình 1. 3 Sơ đồ thay thế 1 pha ĐCKĐB

9



Khi cuộn dây stator được cấp với điện áp định mức U1ph.đm trên 1 pha

mà rotor không quay thì mỗi pha của cuộn dây rotor sẽ xuất hiện 1 sức điện

động cảm ứng E2ph.đm theo nguyên lý của máy biến áp. Hệ số qui đổi sức

điện động là:



KE=

Từ đó ta có hệ số qui đổi dòng điện:



KI =

Và hệ số qui đổi trở kháng: KR = KX = =

Với các hệ số qui đổi này, các đại lượng ở rotor được qui đổi về phía stator

theo cách sau:

- Dòng điện :



I’2 = KI.I2



- Điện kháng :



X’2 = KX.X2



- Điện trở :



R’2 = KR.R2



Các đại lượng khác trên sơ đồ thay thế hình 2.1:

I0 – dòng từ hóa của động cơ.

Rm, Xm – điện trở và điện kháng mạch từ hóa.

I1 – dòng điện cuộn dây stator.

R1,X1 – điện trở và điện kháng cuộn dây stator.

Dòng điện rotor qui đổi về stator được tính từ sơ đồ thay thế:



I’2=

Khi động cơ hoạt động , công suất điện từ P12 chuyển từ stator sang

rotor thành công suất cơ Pcơ đưa ra trên trục động cơ và công suất nhiệt ∆P2

đốt nóng cuộn dây:



P12 = Pcơ + ∆P2

Nếu bở qua tổn thất phụ thì có thể xem momen điện từ Mđt của động cơ

bằng momen cơ Mcơ:



Mđt = Mcơ = M

Từ đó:



P12 = M.ω0 = Mω + ∆P2



Suy ra :



M ==



Mặt khác, công suất nhiệt trong cuộn dây 3 pha là:



∆P2 = 3.R’2.I’22

10



Thay vào phương trình tính moment ta được:



M=

Trong đó Xnm = X1 + X’2 là điện kháng ngắn mạch.

Phương trình trên biểu thị mối quan hệ M = f(s) = f[s(ω)] gọi là phương

trình đặc tính cơ của ĐCKĐB 3 pha.

Với những giá trị khác nhau của s (0 s 1) phương trình đặc tính cơ cho

ta những giá trị khác nhau của M. Đường biểu diễn M = f(s) gọi là đường đặc

tính cơ:



Hình 1. 4 Đường đặc tính cơ của động cơ khơng đồng bộ



Đường đặc tính cơ có điểm cực trị K gọi là điểm tới hạn. Tại đó:



=0

Giải phương trình ta có:



Sth =

Thay vào phương trình đặc tính cơ ta có:



Mth =

1.4.3

11



Ảnh hưởng của



việc thay đổi tần số

nguồn cung cấp đến đặc

tính cơ

Phương trình đặc tính cơ cho ta thấy đặc tính cơ của ĐCKĐB chịu ảnh

hưởng của nhiều thông số điện: điện áp lưới U1ph, điện trở mạch rotor R’2,

điện trở và điện kháng stator R1, X1, số đôi cực p và tần số lưới. Ở đây chỉ đề

cập đến ảnh hưởng của tần số lưới đến đặc tính cơ động cơ KĐB 3 pha. Khi f

thay đổi thì các thơng số sau thay đổi: tốc độ đồng bộ, độ trượt giới hạn,

momen tới hạn.

Khi thay đổi f1 thì tốc đơ đồng bộ ω0 sẽ thay đổi, đồng thời X1, X2 cũng

bị thay đổi (X = 2 f L) kéo theo sự thay đổi cả độ trượt tới hạn Sth và

momen tới hạn Mth.

Ta nhận thấy khi thay đổi tần số f1, nếu bỏ qua điện trở dây quấn stator

R1 = 0 thì Mth là:



Mth=

Mặt khác:



ω0 =

Xnm = X1 + X’2 = ω1L1 + ω1L’2 = ω1.(L1 + L’2) = ω1.Lnm

Thay vào phương trình Mth ta có:



Mth=

Đặt



:



Suy ra:



A= = cons



Mth=A.



Biểu thức trên cho ta thấy rằng khi tăng tần số nguồn mà vẫn giữ nguyên

U1ph thì momen tới hạn giảm rất nhiều. Do đó khi thay đổi tần số nguồn thì

đồng thời phải thay đổi U1ph theo các qui luật nhất định đảm bảo sự làm việc

tương ứng của động cơ với nhiều loại tải khác nhau ( hình 2.3). Nghĩa là tỷ số

giữa momen cực đại và momen phụ tải đối với các dạng đặc tính cơ là hằng

số:

= = const

từ biểu thức Mth ta có:

12



= A.= A.

Với Mc là đặc tính cơ của tải, biểu thức thực nghiệm mang tính tổng

quát của Mc như sau:

Mc = Mco + ( Mcđm – Mco)

Khi xem Mco ≈ 0 thì biểu thức trên sẽ là:

Mc = Mcđm= Mcđm

Thay vào ta có:

Với:



= => ==const



- Mc là momen cản của tải đối với trục quay ở tốc độ n.

- Mcơ là momen cản của tải đối với trục quay khi n = 0.

- Mcđm là momen cản cảu tải đối với trục quay khi n = nđm.

- x là số mũ đặc trưng mô tả đang đặc tính cơ của tải khác nhau.



Hình 1. 5 Đặc tính cơ của các dạng phụ tải

Như vậy muốn điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ bằng cách thay

đổi tần số ta phải có bộ nguồn xoay chiều có khả năng điều chỉnh tần số điện

áp đồng thời theo các qui luật sau:

=const, ứng với Mc = Mcđm = const ( x = 0) như hệ thống nâng hạ,

thang máy…

13



= const, ứng với Mc = a + bn ( x= 1) như máy phát một chiều…

=const, ứng với dạng đặc tính Mc = a + bn2 ( x = 2) như quạt, máy

bơm…

=const, ứng với dạng đặc tính Mc = a + bn-1 ( x = -1) như máy cuốn

dây, cắt kim loại…



Hình 1. 6 Các dạng đặc tính cơ của ĐCKĐB khi thay đổi tần số theo qui

luật điều chỉnh U và f



1.5 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHƠNG

ĐỒNG BỘ

Có nhiều phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ như:

- Điều chỉnh bằng cách thay đổi điện trở phụ trong mạch rotor R .

f



- Điều chỉnh bằng cách thay đổi điện áp stato.

- Điều chỉnh bằng cách thay đổi số đôi cực từ.

14



- Điều chỉnh bằng cuộn kháng bão hòa.

- Điều chỉnh bằng phương pháp nối tầng.

- Điều chỉnh bằng cách thay đổi tần số nguồn

Trong các phuơng pháp trên thì phương pháp điều chỉnh bằng cách

thay đổi tần số cho phép điều chỉnh cả momen và tốc độ với chất lượng cao

nhất, đạt đến mức độ tương đương như điều chỉnh động cơ điện một chiều

bằng cách thay đổi điện áp phần ứng. Ngày nay các hệ truyền động sử dụng

động cơ không đồng bộ điều chỉnh tần số đang ngày càng phát triển. Sau đây

xin trình bày phương pháp điều chỉnh động cơ không đồng bộ bằng cách thay

đổi tần số nguồn f .

1



1.5.1 Điều chỉnh tốc độ

dộng cơ KĐB bằng cách

thay đổi điện trở phụ



trong mạch rotor



Hình 1. 7 a) Sơ đồ điều chỉnh tốc

b) Các đặc tính điều chỉnh tốc độ động cơ KĐB

Nguyên lí điều chỉnh: Khi thay đổi R2f với các giá trị khác nhau, thì

Sth sẽ thay đổi tỉ lệ còn Mth=const ta sẽ được 1 họ đặc tính cơ có chung ,

Mth có tốc độ khác nhau và có các tốc độ làm việc xác lập tương ứng

Qua hình 1.7 ta có Mth=const

Và: 0< R2f1
15



< <...

<<<....<<....

>>>...>>...

Như vậy, khi cho R2f càng lớn để điều chỉnh tốc độ càng nhỏ, thì độ

cứng đặc tính cơ càng dốc, sai số tĩnh càng lớn, tốc độ làm việc càng kém ổn

định, thậm chí khi R2f=R2f.ic dẫn đến Mn=Mc làm cho động cơ không quay

được.

Và khi thay đổi các giá trị R2f.c > R2f.ic thì tốc độ động cơ vẫn bằng

không nghĩa là không điều chỉnh được tốc độ, hay còn gọi là điều chỉnh khơng

triệt để.

Các chỉ tiêu chất lượng của phương pháp:

-Phương pháp này có sai số tĩnh lớn nhất là khi điều chỉnh càng sâu thì s%

càng lớn có thể s% > s%cp

-Phạm vi điều chỉnh hẹp

-Vùng điều chỉnh dưới tốc độ định mức

-Phù hợp với phụ tải thế năng, mà khi điều chỉnh mà giữ dòng điện rotor

khơng đổi thì momen cũng khơng đổi

* Ưu điểm: Phương pháp thay đổi điện trở phụ mạch rotor để điều chỉnh

tốc độ động cơ KĐB có ưu điểm là đơn giản, rẻ tiền dễ điều chỉnh tốc độ động

cơ. Hay dùng điều chỉnh tốc độ cho các phụ tải dạng thế năng.

*Nhược điểm: Điều chỉnh không triệt để, khi điều chỉnh càng sâu thì sai

số tĩnh càng lớn, phạm vi điều chỉnh hẹp, điều chỉnh trong mạch rotor dòng

rotor lớn nên phải thay đổi từng cấp điện trở phụ công suất điều chỉnh lớn tổn

hao năng lượng trong quá trình điều chỉnh lớn.

1.5.2 Điều chỉnh động

cơ KĐB bằng cách thay

đổi điện áp stator

Momen động cơ KĐB tỉ lệ với bình phương điện áp stator nên có thể

điều chỉnh momen và tốc độ động cơ bằng cách thay đổi điện áp stato và giữ

tần số không đổi nhờ bộ biến đổi điện áp xoay chiều như hình 1.8



16



Hình 1. 8 a) Sơ

điều chỉnh tốc độ

động cơ KĐB

bằng điện áp



đồ

stato



b) Các

tính điều chỉnh

bằng điện áp

động cơ KĐB



đặc

stato



Nếu

coi

bộ

ĐAXC là nguồn

lí tưởng (Zb=0), khi Ub = Udm thì momen tới hạn Mth.u tỉ lệ với bình

phương điện áp, còn Sth.u = const:

Mth.u= =

= = const

Để cải thiện dạng đặc tính điều chỉnh và giảm bớt mức phát nóng của

động cơ người ta mắc thêm điện trở phụ R2f. Khi đó nếu đặt điện áp vào stato

là định mức ( Ub=U1) thì ta được đặc tính mềm hơn đặc tính tự nhiên, gọi là

đặc tính giới hạn

Mth.gh= Mth

Trong đó: Mth.gh và Sth.gh là momen và hệ số trượt tới hạn của đặc tính

giới hạn. Mth và Sth là momen và hệ số trượt tới hạn của đặc tính tự nhiên

Dựa vào đặc tính giới hạn Mgh(s) và nếu = const ta suy ra đặc tính điều

chỉnh ứng với giá trị Ub cho trước nhờ quan hệ:

Mu = ; Mu=

Đặc tính điều chỉnh trong trường hợp này như hình 1.52b

*Nhận xét: Phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi

điện áp stato được sử dụng rộng rãi vì thực hiện dễ dàng và tự động hóa. Xét

về chỉ tiêu năng lượng, tuy tổn thất trong bộ biến đổi không đang kể nhưng

điện áp stato bị biến dạng so với hình sin nên tổn thất phụ trong động cơ lớn

do đó hiệu suất không cao

1.5.3 Điều chỉnh động

cơ KĐB bằng cách thay

đổi số đơi cực p

17



Theo quan hệ:



=

Trong đó: f1 là tần số lưới điện, p là số đôi cực.

Vậy, thay đổi số đôi cực p, sẽ điều chỉnh được và sẽ điều chỉnh được .

Để có thể thay đổi được số đôi cực p, người ta phải chế tạo những động cơ

ĐK đặc biệt, có các tổ dây quấn stato khác nhau để tạo ra được p khác nhau,

gọi là máy đa tốc. Có hai cách đấu như sau:



Hình 1. 9 Sơ đồ đổi nối - YY



18



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

b) Khởi động dùng phương pháp giảm dòng khởi động

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×