Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống
1
/ 12 trang
THÔNG TIN TÀI LIỆU
Thông tin cơ bản
Định dạng
Số trang
12
Dung lượng
400,36 KB
Nội dung
Ths. Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Ths. Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động
Đ 3.4. các phơng phápđiềuchỉnhtốcđộđộngcơ
Không đồng bộ bằng thay đổi thông số:
3.4.1. Vấn đề điềuchỉnhtốcđộđộngcơ ĐK:
Động cơ ĐK, đợc sử dụng rộng rãi trong thực tế. Ưu điểm nổi
bật của nó là: cấu tạo đơn giản, làm việc tin cậy, vốn đầu t ít, giá
thành hạ, trọng lợng, kích thớc nhỏ hơn khi dùng công suất định
mức so với độngcơ một chiều.
Sử dụng trực tiếp lới điện xoay chiều 3 pha
Tuy nhiên, việc điềuchỉnhtốcđộ và khống chế các quá trình
quá độ khó khăn hơn, cácđộngcơ ĐK lồng sóc cócác chỉ tiêu khởi
động xấu, (dòng khởi động lớn, mômen khởi động nhỏ).
Trong thời gian gần đây, do phát triển công nghiệp chế tạo bán
dẫn công suất và kỹ thuật điện tin học, độngcơ ĐK mới đợc khai
thác các u điểm của chúng. Nó trở thành hệ truyền động cạnh tranh
có hiệu quả so với hệ Tiristor - Độngcơ điện một chiều.
Qua phơng trình đặc tính cơ của độngcơ ĐK:
th
th
th
thth
as2
s
s
s
s
)asI(M2
M
++
+
= (3-13)
Trong đó:
2
nm
2
1
'
2
th
XR
R
s
+
=
(3-14)
Và:
(
)
2
nm
2
11o
2
f1
th
XRR.2
U.3
M
+
= (3-15)
2
nm
2
1
'
2
th
XR
R
s
+
=
(3-16)
Trang 104
Qua biểu thức (3-13), (3-14), (3-15), (3-16) ta thấy rằng khi
thay đổi các thông số điện trở, điện kháng, điện áp, tần số, số đôi cực
thì sẽ thay đổi đợc s
th
, M
th
và sẽ điềuchỉnh đợc tốcđộ của độngcơ
ĐK.
3.4.2. Điềuchỉnhtộcđộđộngcơ ĐK bằng cách
thay đổi điện trở phụ mạch rôto (R
2f
):
Qua các biểu thức (3-14), (3-15), khi thay đổi điện trở phụ trong
mạch rôto độngcơ ĐK sẽ làm cho s
th
thay đổi tỷ lệ còn M
th
thì không
thay đổi, vì vậy sẽ thay đổi đợc tốcđộ của độngcơ ĐK nh trên
hình 3-6:
* Nguyên lý điều chỉnh: khi thay đổi R
2f
với các giá trị khác
nhau, thì s
th
sẽ thay đổi tỷ lệ, con` M
th
= const, ta sẽ đợc một họ đặc
tính cơcó chung
o
, M
th
, cótốcđộ khác nhau và cócáctốcđộ làm
việc xác lập tơng ứng.
Qua hình 3-6, ta có: M
th
= const
~
0
TN
TN
S
th.TN
1
ĐK
R
2f1
2
S
th.1
R
2f2
R
2f.ic
R
2f
S
th.2
0 M
nm
M
c
M
th
M
a)
b)
H
ình 3-6: a) Sơ đồđiềuchỉnhtốc độ.
b) Các đặc tính điềuchỉnhtốcđộđộngcơ ĐK
Ths. Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Ths. Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động
Trang 105
Và: 0 < R
2f1
< R
2f2
< < R
2f.ic
<
S
thTN
< s
th1
< s
th2
< < s
th.ic
<
TN
<
1
<
2
< <
ic
<
TN
>
1
>
2
> >
ic
>
Nh vậy, khi cho R
2f
càng lớn để điềuchỉnhtốcđộ càng nhỏ, thì
độ cứng đặc tính cơ càng dốc, sai số tĩnh càng lớn, tốcđộ làm việc
càng kém ổn định, thậm chí khi R
2f
= R
2f.ic
, dẫn đến M
n
= M
c
cho động
cơ không quay đợc ( = 0).
Và khi thay đổi các giá trị R
2f.i
> R
2f.ic
thì tốcđộđộngcơ vẫn
bằng không ( = 0), nghĩa là không điềuchỉnh đợc tốc độ, hay còn
gọi là điềuchỉnh không triệt để.
* Các chỉ tiêu chất lợng của phơng pháp:
Phơng pháp này có sai số tĩnh lớn, nhất là khi điềuchỉnh càng
sâu thì s% càng lớn, có thể s% > s%
cp
.
Phạm vi điềuchỉnh hẹp (thờng D = 2
ữ
3).
Độ tinh khi điều chỉnh: 1 (điều chỉnhcó cấp).
Vùng điềuchỉnh dới tốcđộ định mức ( <
đm
).
Phù hợp với phụ tải thế năng, vì khi điềuchỉnh mà giữ dòng
điện rôto không đổi thì mômen cũng không đổi (M ~ M
c
).
* Ưu: Phơng pháp thay đổi điện trở phụ mạch rôto để điều
chỉnh tốcđộđộngcơ ĐK nh trên có u điểm là đơn giản, rẻ tiền, dễ
điều chỉnhtốcđộđộng cơ. Hay dùng điềuchỉnhtốcđộ cho các phụ
tảI dạng thế năng (M
c
= const).
* Nhợc điểm: Tuy nhiên, phơng pháp này cũng có nhợc
điểm là điềuchỉnh không triệt để; khi điềuchỉnh càng sâu thì sai số
tĩnh càng lớn; phạm vi điềuchỉnh hẹp, điềuchỉnh trong mạch rôto,
dòng rôto lớn nên phải thay đổi từng cấp điện trở phụ, công suất điều
chỉnh lớn, tổn hao năng lợng trong quá trình điềuchỉnh lớn.
Trang 106
Mặc dù vậy, phơng pháp này thờng đợc áp dụng cho điều
chỉnh tốcđộcácđộngcơ ĐK truyền động cho các máy nâng - vận
chuyển có yêu cầu điềuchỉnhtốcđộ không cao. Muốn nâng cao các
chỉ tiêu chất lợng thì dùng phơng pháp xung điện trở .
3.4.3. Điềuchỉnhtốcđộ ĐK bằng cách thay đổi điện áp stato (u
s
):
Mômen độngcơ ĐK tỉ lệ với bình phơng điện áp stato, nên có
thể điềuchỉnh mômen và tốcđộđộngcơ ĐK bằng cách thay đổi điện
áp stato và giữ tần số không đổi nhờ bộ biến đổi điện áp xoay chiều
(ĐAXC) nh hình 3-7:
Nếu coi bộ ĐAXC là nguồn lí tởng (Z
b
= 0), khi u
b
u
đm
thì
mômen tới hạn M
th.u
tỉ lệ với bình phơng điện áp, còn s
th.u
= const:
==
=
=
constss
u.M
u
u
MM
gh.thth.u
2*
bth
2
1
b
gh.thu.th
(3-17)
S
th.TN
0
S
th.gh
TN, u
đm
, R
2f
= 0
u
b1
< u
đm
M
c
()
0 M
th2
M
th1
M
th
M
b)
H
ình 3-7: a) Sơ đồđiềuchỉnhtốcđộ đ/c ĐK bằng u
stato
.
b) Các đặc tính điềuchỉnh bằng u
stato
đ/c ĐK
TN
R
2f
a)
U
đk
~
đ/tGH, u
đm
, R
2f
0
ĐAXC
2
f
1
, u
b
u
b2
< u
b1
ĐK
Ths. Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Ths. Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động
Trang 107
Để cải thiện dạng đặc tính điềuchỉnh và giảm bớt mức phát
nóng của động cơ, ngời ta mắc thêm điện trở R
2f
(hình 3-7). Khi đó,
nếu điện áp đặt vào stato là định mức (u
b
= u
1
) thì ta đợc đặc tính
mềm hơn đặc tính tự nhiên, gọi là đặc tính giới hạn.
Rõ ràng là:
2
f22
thgh.th
R
RR
ss
+
=
; M
th.gh
= M
th
(3-18)
Trong đó: M
th.gh
, s
th.gh
là mômen và hệ số trợt tới hạn của đặc
tính giới hạn (đ/tGH).
M
th
, s
th
là mômen và hệ số trợt tới hạn của đặc tính tự nhiên.
Dựa vào đặc tính giới hạn M
gh
(s), và nếu = const, ta suy ra đặc
tính điềuchỉnh ứng với giá trị u
b
cho trớc nhờ quan hệ:
gh
u
*
u
2*
b
*
u
M
M
M ;uM ==
(3-19)
Đặc tính điềuchỉnh trong trờng hợp này nh hình 3-7b.
Phơng phápđiềuchỉnh điện áp chỉ thích hợp với truyền động
mà mômen tải là hàm tăng theo tốcđộ nh: máy bơm, quạt gió, Có
thể dùng máy biến áp tự ngẫu, điện kháng, hoặc bộ biến đổi bán dẫn
làm bộ ĐAXC cho độngcơ ĐK.
3.4.4. Điềuchỉnhtốcđộ ĐK bằng cách thay đổi số đôi cực (p):
Theo quan hệ:
p
)s1(pf2
)s1(
1
0
== (3-20)
Trong đó: f
1
là tần số lới điện, p là số đôi cực.
Vậy, thay đổi số đôi cực p, sẽ điềuchỉnh đợc
o
và sẽ điều
chỉnh đợc . Để có thể thay đổi đợc số đôi cực p, ngời ta phải chế
tạo những độngcơ ĐK đặc biệt, cócác tổ dây quấn stato khác nhau để
tạo ra đợc p khác nhau, gọi là máy đa tốc.
Trang 108
Ví dụ ta có một tổ nối dây stato (1 pha) gồm 2 đoạn, mỗi đoạn
là một phần tử nh hình 3-8. Nếu ta đấu nối tiếp 2 đoạn đó thuận cực
nhau (đánh dấu * trên hình vẽ), thì dođờng sức từ phân bố trên nh
trên hình 3-8a, nên số cực sẽ là 4 và p = 2.
Nh vậy, bằng cách đổi nối đơn giản các tổ dây quấn, ta đã điều
chỉnh đợc tốc độ: từ
o
ở sơ đồ 3-8a thành lên 2
o
nh ở sơ đồ 3-8b,
c; và điềuchỉnh đợc tốcđộ của độngcơ ĐK.
Thực tế, cácđộngcơ ĐK đa tốcđộ thờng gặp là đổi nối theo
hai cách: hình sao
sao kép (Y
) và tam giác sao kép (
). Sơ đồ đổi nối đớc giới thiệu trên hình 3-9:
+ + + +
* *
N/2 S N S N/2
* *
~
a) p = 2;
0
H
ình 3-8: Thay đổi số đôi cực bằng đổi nối tổ dây quấn
* *
~
b) p = 1; 2
0
* *
~
c) p = 1; 2
0
+ +
+
S N
* *
+
+ +
+
S N
+
* *
*
x
1
, r
1
*
*
x
1
, r
1
*
x
1
, r
1
a) Sao đơn
c) Sao kép
H
ình 3-9: Đổi nối dây quấn stato độngcơ ĐK
b) Tam giác
x
1
, r
1
*
x
1
, r
1
*
x
1
, r
1
Ths. Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Ths. Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động
Trang 109
Khi nối hoặc Y, hai đoạn dây quấn mỗi pha đợc đấu nối tiếp
thuận cực giống nh trên hình 3-9a, nên ta giả thiết khi đó p = 2 và
tơng ứng tốcđộđồng bộ là
o
. Khi đổi nối thành , các đoạn dây
sẽ nối song song ngợc cực giống nh hình 3-9c, nên p = 1, tốcđộ
đồng bộ tăng gấp đôi (
o
= 2
o
).
Để dựng các đặc tính điều chỉnh, ta cần xác định cá trị số M
th
, s
th
và
o
cho từng cách nối dây.
Đối với trờng hợp ta cócác quan hệ khi nối , hai
đoạn dây stato đấu nối tiếp, nên:
===
==
nmnm2222
1111
x2X ;x2X ;r2R
x2X ;r2R
(3-21)
Trong đó: r
1
, r
2
, x
1
, x
2
là điện trở và điện kháng mỗi đoạn dây
stato và rôto.
Điện áp trên dây quấn mỗi pha là
1f
U.3U =
. Do đó:
2
nm
2
1
'
2
2'
21
2
1
'
2
.th
xr
r
)XX(R
R
s
+
=
++
=
(3-22)
[][]
2
nm
2
11o
2
1
2
nm
2
11o
2
1
.th
xrr4
U9
XRR2
)U.3(3
M
++
=
+
=
(3-23)
Nếu đổi thành thì:
2 22 21 11 1
x
2
1
X ;r
2
1
R ;x
2
1
X ;r
2
1
R ====
(3-24)
Còn điện áp trên dây quấn mỗi pha là: U
f
= U
1
. Vì vậy:
2
nm
2
1
'
2
2'
2 1
2
1
'
2
.th
xr
r
)XX(R
R
s
+
=
++
= (3-25)
Trang 110
[][]
2
nm
2
11o
2
1
2
nm
2
1 1 o
2
1
.th
xrr4
U9
XRR2
)U.3(3
M
++
=
+
=
(3-26)
So sánh (3-62) với (3-59) ta thấy:
3
2
M
M
th.
th
=
(3-27)
Nh vậy, khi đổi nối , tốcđộ không tải lý tởng tăng
lên 2 lần (
o
=
o
), độ trợt tới hạn không đổi (giá trị tơng đối),
còn mômen tới hạn giảm mất 1/3 lần. Đặc tính điềuchỉnhcó dạng nh
trên hình 3-10a.
Đối với trờng hợp đổi nối ta cũng suy luận tơng tự.
Khi nối Y, các đoạn dây đấu nối tiếp và U
Y
1Y
= U
1
, nên:
[]
+
=
+
=
2
nm
2
11o
2
1
thY
2
nm
2
1
'
2
th.
xrr4
U3
M
xr
r
s
(3-28)
Trang 111
H
ình 3-10: Các đặc tính điềuchỉnhtốcđộ khi đổi nối
dây quấn stato
và Y
o
o
S
th
S
th
0 M
c.cp
M
c.cp
M
th
M
th
M
o
S
th
o
Y
S
th
Y
0 M
c.cp
M
thY
M
th
M
Ths. Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Ths. Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động
So sánh (3-28) với các biểu thức tơng ứng của sơ đồ sao kép là
(3-25) và (3-26) ta đợc:
s
thY
= s
th
;
ththY
M
2
1
M = (3-29)
Nh vậy, khi đổi nối , tốcđộ không tải lý tởng và
mômen tới hạn tăng gấp đôi, còn hệ số trợt tới hạn vẫn giữ nguyên
giá trị tơng đối của nó (hình 3-10b).
Y
Để xác định phụ tải cho phép khi điềuchỉnhtốc độ, xuất phát từ
giá trị công suất rồi suy ra mômen. Từ biểu thức của công suất, ta có:
Khi nối :
= cosIU33P
m11cp.c
(3-30)
Khi nối :
=
m11 cp.c
cosIU33P (3-31)
Do đó:
1
cos3
cos2
P
P
c.cp
cp.c
=
(3-32)
Thực tế cho phép coi P
c.cp
P
c.cp
, vì hệ số công suất và hiệu
suất khi nối cao hơn khi nối . Đó là do khi nối , điện áp đặt
lên từng đoạn dây quấn lớn hơn khi nối , nên dòng từ hóa tăng một
cách vô ích:
Từ (3-32) ta suy ra quan hệ của mômen tải cho phép:
2
1
/P
/P
M
M
o
o
ocp.c
o cp.c
c.cp
cp.c
=
(3-33)
Nh vậy, khi đổi nối , mômen phụ tải cho phép của
động cơ giảm đi hai lần, còn công suất cho phép thì đợc giữ không
đổi (P
cp
= const). Điềuđó chứng tỏ phơng pháp đổi nối này phù hợp
với những máy có mômen tải tỷ lệ nghịch với tốc độ.
Trang 112
Nếu đặt: = M
th
/M
c.cp
thì từ (3-27) và (3-32) ta thấy:
3
4
M/M
M/M
cp.cth
cp.c th
=
(3-34)
Nghĩa là khi đổi nối
, khả năng quá tải của độngcơ tăng
lên 4/3 lần.
Nếu các đoạn dây nối hình Y, thì:
YYm11cpY.c
cosIU3P
=
(3-35)
So sánh với trờng hợp nối [xem (3-31)] ta có:
2
cos3
cos2
P
P
YY
Yc.cp
cp.c
= (3-36)
Và:
1
/P
/P
M
M
oYcpY.c
o cp.c
Yc.cp
cp.c
=
(3-37)
Nh vậy, khi đổi nối , mômen tải cho phép của độngcơ
đợc giữ không đổi, còn công suất cho phép thì tăng 2 lần. Điềuđócó
nghĩa là phơng pháp đổi nối này phù hợp với những máy có mômen
tải không đổi (M
Y
c
= const).
Từ (3-37) và (3-29) ta tìm đợc quan hệ của hệ số quá tải :
2
M/M
M/M
cpY.cthY
cp.c th
Y
=
(3-38)
Nghĩa là khi đổi nối , khả năng quá tải của độngcơ
tăng lên 2 lần.
Y
+ Ưu điểm của phơng phápđiềuchỉnhtốcđộđộngcơ ĐK
bằng cách thay đổi số đôi cực là thiết bị đơn giản, rẻ tiền, các đặc tính
cơ đều cứng và khả năng điềuchỉnh triệt để (điều chỉnh cả tốcđộ
không tải lý tởng).
Trang 113
Ths. Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Ths. Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động
Nhờ các đặc tính cơ cứng, nên độchính xác duy trì tốcđộ cao
và tổn thất trợt khi điềuchỉnh thực tế không đáng kể.
+ Nhợc điểm lớn của phơng pháp này là cóđộ tinh kém, giải
điều chỉnh không rộng và kích thớc độngcơ lớn.
3.4.5. Điềuchỉnhtốcđộ ĐK bằng cách thay đổi tần số (f
1
):
3.4.5.1. Vấn đề thay đổi tấn số của điện áp stato:
Về nguyên lý, khi thay đổi tần số f
1
thì
o
= 2pf
1
/p sẽ thay đổi
và sẽ điềuchỉnh đợc tốcđộđộngcơ ĐK. Nhng khi thay đổi f
1
f
1đm
thì có thể ảnh hởng đến chế độ làm việc của động cơ.
Giả sử mạch stato:
E
1
cf
1
(3-39)
Trong đó: E
1
là sđđ cảm ứng trong cuộn dây stato, là từ thông
móc vòng qua cuộn dây stato, c là hằng số tỉ lệ, f
1
là tần số của dòng
điện stato.
Nếu bỏ qua sự sụt áp trên tổng trở cuộn dây stato thì ta có:
U
1
E
1
cf
1
(3-40)
Qua (3-45) ta thấy: nếu thay đổi f
1
mà giữ U
1
= const thì sẽ
thay đổi theo.
+ Ví dụ: khi giảm f
1
< f
1đm
để điềuchỉnhtốcđộ <
đm
mà giữ
U
1
E
1
cf
1
= const thì theo (3-40), từ thông sẽ tăng lên, mạch từ
động cơ sẽ bị bảo hòa, điện kháng mạch từ giảm xuống và dòng từ hóa
sẽ tăng lên làm cho độngcơ quá tải về từ, làm phát nóng động cơ,
giảm tuổi thọ của động cơ, thậm chí nếu nóng quá nhiệt độ cho phép
của độngcơ thì độngcơcó thể bị cháy.
+ Còn khi tăng f
1
> f
1đm
nếu giữ U
1
E
1
cf
1
= const và phụ
tải M
c
= const, mà khi làm việc, mômen M KI
2
cos = M
c
= const.
Vậy khi tăng f
1
> f
1đm
sẽ làm cho giảm, dẫn đến dòng I
2
tăng, nghĩa
là độngcơ sẽ bị quá tải về dòng, nó cũng bị phát nóng làm xấu chế độ
làm việc của độngcơ hoặc bị cháy.
Trang 114
3.4.5.2. Quy luật điềuchỉnh điện áp stato khi thay đổi tần số:
Hình 3-12, xác định khả năng quá tải về mômen khi điềuchỉnh
tần số: f
1
< f
1đm
.
Nghĩa là:
const
M
M
th
== (3-41)
Trang 115
~ u
1
, f
1đm
Vì vậ
y
, khi tha
y
đổi tần số f
1
để điều
chỉnh tốcđộ thì n
g
ời
ta thờn
g
kết hợ
p
tha
y
đổi điện áp stato u
1
. Và
n
g
ời ta thờn
g
dùn
g
bộ biến đổi tần số (BT)
để điều khiển tốcđộ
độn
g
cơ ĐK nh hình
3-11.
BT
f
1
, u
b
ĐK
Hình 3-11: hệ BT - ĐK
đm
U
1đm
, f
1đm
0 M
c
M
cđm
M
th
M
thđm
M
o
ođm
M
c
()
Đối với
hệ dùn
g
biến tần
n
g
uồn á
p
thờn
g
có
y
êu cầu
g
i
ữ
cho khả năn
g
q
uá tải về
mômen là
không đổi tron
g
cả
p
hạm vi điều
chỉnh tốc độ.
u
1
, f
1
H
ình 3-12: Xác định khả năng
quá tải về mômen
Ths. Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Ths. Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động
Nếu bỏ qua điện trở dây quấn stato (R
1
= 0) thì từ (3-41):
2
1
2
1
nm
1
2
1
nmo
2
1
th
f
U
.K
L.
p
f2
.2
U
X.2
U
M
=
=
(3-42)
Trong đó, coi: X
nm
= L; và
o
= 2f
1
/p.
Quan hệ M
c
= f():
q
m1
1
q
m
m.cc
f
f
.AMM
=
(3-43)
Trong đó: q = -1,0,1,2
Theo (3-41), (3-42), (3-43) ta có:
q
m.1
1
m.1
m.1
1
1
f
f
f
U
f
U
=
(3-44)
Suy ra:
+
=
2
q
1
m.1
1
m.1
1
f
f
U
U
; với q = -1, 0, 1, 2; (3-45)
Hay ở dạng tơng đối:
+
=
2
q
1
*
1
*
1
fu ; (q = -1,0,1,2) (3-46)
Nh vậy, khi thay đổi tần số để điềuchỉnhtốcđộđộngcơ ĐK,
ta phải thay đổi điện áp sao cho đảm bảo điều kiện (3-41), nhng lại
phụ thuộc vào các dạng phụ tải.
3.4.5.3. Các đặc tính điềuchỉnh tần số và điện áp stato:
Các dạng đặc tính cơ khi thay đổi tần số và điện áp stato với các
phụ tải khác nhau (hình 3-13):
Trang 116
Trên hình 3-13a, khi phụ tải M
c
I/ (q = -1) thì điềuchỉnh tần
số và điện áp stato theo qui luật:
const
f
U
2/1
1
1
= (3-47)
Trên hình 3-13b, khi phụ tải M
c
= const (q = 0) thì điềuchỉnh
tần số và điện áp stato theo qui luật:
Trang 117
H
ình 3-13: Đặc tính cơ khi điềuchỉnh tần số và điện áp theo
qui luật
M
= const với các phụ tải khác nhau:
1
02
f
1đm
0 M
c
M
th
M
o1
ođm
f
1đm
< f
11
f
12
< f
1đm
2
đm
b)
đm
2
f
1đm
< f
11
0 M
th1
M
thđm
M
th2
M
o2
ođm
f
1đm
f
12
< f
1đm
1
M
c
()
o1
M
th
()
a)
đm
2
f
1đm
< f
11
0 M
th2
M
thđm
M
th1
M
o2
ođm
f
1đm
f
12
< f
1đm
1
o1
M
c
()
M
th
()
M
c
()
1
c)
02
f
1đm
0 M
th2
M
thđm
M
th1
M
o1
ođm
f
1đm
< f
11
f
12
< f
1đm
2
đm
M
th
()
d)
Ths. Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Ths. Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động
const
f
U
1
1
= (3-48)
Trên hình 3-13c, khi phụ tải M
c
= const (q = 1) thì điềuchỉnh
tần số và điện áp stato theo qui luật:
const
f
U
2/3
1
1
= (3-49)
Trên hình 3-13d, khi phụ tải M
c
= const (q = 2) thì điềuchỉnh
tần số và điện áp stato theo qui luật:
const
f
U
2
1
1
= (3-50)
Đ 3.5. điềuchỉnh tự độngtốcđộđộngcơ bằng
Cách thay đổi thông số thông số đầu ra:
3.5.1. Nguyên lý chung:
Để cải thiện các chỉ tiêu chất lợng của hệ thống truyền động
điện điều chỉnh, ngời ta thờng thực hiện các phơng phápđiều
chỉnh tự động, tạo ra khả năng biến đổi thông số điềuchỉnh (thông số
đầu vào X
đch
) một cách liên tục theo mức độ thay đổi của thông số
đợc điềuchỉnh ở đầu ra (đại lợng X). Muốn vậy, ta phải thiết lập hệ
điều chỉnh vòng kín, lấy tín hiệu phản hồi từ đầu ra trực tiếp tỉ lệ với
đại lợng X hoặc gián tiếp qua các đại lợng liên quan đến X, cho tác
động lên thông số đầu vào, làm cho thông số này thay đổi tự động
theo chiều hớng đa đại lợng X đạt đến giá trị đặt trớc.
Cấu trúc chung của hệ điềuchỉnh tự động vòng kín nh trên
hình 3-14. Các tín hiệu điều khiển ở đầu vào thờng là điện áp: U
đ
-
tín hiệu đặt, tỷ lệ với giá trị đặt của thông số đợc điều chỉnh: tốcđộ
đ
(U
đ
đ
); U
ph
- tín hiệu phản hồi, tỷ lệ với giá trị thực của thông số
đợc điềuchỉnh (U
ph
); U = U
đk
- tín hiệu sai lệch, phản ánh
mức độ sai lệch giữa giá trị thực của thông số ra với giá trị mong
muốn đã đặt trớc
đ
.
Trang 118
U
đk
chính là tín hiệu dùng để điều khiển phần tử điềuchỉnh ĐCh
sao cho thông số của nó tự động thay đổi, và tác động vào độngcơ để
đủ làm cho giá trị tiến đến
đ
, đóchính là tự động ổn định tốc độ.
U
đ
U
đk
ổn định tốcđộ trong hệ điềuchỉnh tự động truyền động điện có
ý nghĩa rất lớn trong việc cải thiện các chỉ tiêu chất lợng của hệ
TĐĐTĐ. Thờng tăng độ cứng đặc tính cơ để ổn định tốcđộ bằng
cách dùng hệ thống điều khiển vòng kín.
Các đặc tính cơ hệ hở có = (k)
2
/R không đổi trong phạm vi
điều chỉnh. Đối với đặc tính cơ thấp nhất có s.đ.đ. E
b0
, nếu M
c
= M
đm
thì tốcđộ làm việc sẽ là =
min
và sai số tĩnh thờng sẽ lớn hơn giá
trị cho phép:
S=
M
.
đm
0min
>S
cp
(3-51)
Để S S
cp
thì cần tìm biện pháp tăng tốcđộ đến =
min
. Điểm
làm việc [
min
, M
đm
] đã nằm trên đặc tính khác của hệ có
0
=
01
và
E
b1
= k
01
> E
b0
. Nối điểm (
0min
, 0) với điểm (
min
, M
đm
) và kéo dài
ra ta đợc đặc tính mong muốn cóđộ cứng
m
và:
=-
0min
M
m
(3-52)
Giá trị
m
đợc xác định theo công thức:
Trang 119
ĐCh
Đ
U
ph
PH
H
ình 3-14: Hệ điềuchỉnh tự động vòng kín
Ths. Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Ths. Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động
S=
M
b.
S
đm
m0min
cp
(3-53)
Giao điểm của đặc tính cơ mong muốn với các đặc tính hệ hở
cho biết các giá trị cần thiết của E
b
khi thay đổi mômen tải. Đặc tính
này đợc dựng ở gốc dới bên trái của hình 3-14.
3.5.2. Điềuchỉnh tự độngtốcđộ theo dòng điện tải:
Qua hình 3-15, để nâng độ cứng lên
m
ta có thể điềuchỉnh E
b
theo dòng điện tải. Tại giao điểm của đặc tính cơ hệ hở và hệ kín
(mong muốn) thì tốcđộ và mômen có giá trị nh nhau nên:
E
k
-
M
=-
M
E=E +k
b
đm
0
m
bb0d
(3-54)
'
I
Trong đó:
)
1
-
1
()k(k ; .k=E
m
2
m
'
d0mb0
= ; (3-55)
Trang 120
Nguyên lý điềuchỉnh (3-54) có thể đợc thực hiện bằng mạch
phản hồi dơngdòng điện phần ứng nh trên hình 3-16a.
Theo sơ đồ 3-16, ta có:
E
b
= k
b
(U
đ
+ R
d
I) (2-56)
=
kU
k
-
R+(1-k
k
bđ
đm
b
đm
)R
I
d
(2-57)
Trong đó: U
đ
- điện áp đặt tốc độ,
U
i
= R
d
I - điện áp phản hồi dòng điện,
R
d
- điện trở sun trong mạch phần ứng.
So sánh (3-56) với (3-54) ta có:
E
b0
= k
b
.U
đ
; K
d
= k
b
.R
d
(2-58)
Nếu chọn: k
b
.R
d
= (R + R
d
) thì
m
=
, ta đợc đặc tính cơ cứng
tuyệt đối. Nếu k
b
.R
d
> (R + R
d
) thì đặc tính cơ mong muốn sẽ cóđộ
cứng dơng, và độngcơ làm việc sẽ không ổn định. Trong trờng hợp
biết trớc ,
m
cần phải tính R
d
, k
b
cho phù hợp, (hình 2-16b).
3.5.3. Điềuchỉnh tự độngtốcđộ theo điện áp phần ứng:
Qua hình 3-16, để nâng độ cứng lên
m
ta có thể điềuchỉnh E
b
bằng cách dùng mạch phản hồi âm điện áp phần ứng. Dựa vào phơng
trình đặc tính tải của bộ biến đổi:
Trang 121
m
> 0
I
m
=
U
đk
U
đ
BĐ
Đ
R
d
m
< 0
U
+
i
a)
I, M
b)
01
0min
H
ình 3-16: Sơ đồ và đặc tính phản hồi dơngdòng điện tải
m
min
min
E
b1
E
b0
E
b2
E
b0
0
E
b
M
đm
M, (I)
E
b
(M)
M, (I)
H
ình 3-15: Đặc tính cơ của hệ bộ Biến đổi - Độngcơ
Ths. Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Ths. Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động
E
b
= U + R
b
I, vì R
b
= R - R
nên:
IU (3-59)
tn
=
1
(k
(E -
đm
b
)( )
)
2
11
Trong đó:
tn
= (k
đm
)
2
/R
là độ cứng đặc tính cơ tự nhiên.
Thay (3-59) vào (3-54) và đặt:
b=
1
-
1
)(
1
-
1
)
E= E
1
; k
b
;
mtn
'
(
'
bb a
bb
00
11
=
(3-60)
Ta có biểu thức tính s.đ.đ. E
b
theo điện áp phần ứng:
E
b
= E
b0
- k
a
U (3-61)
Nguyên lý điềuchỉnh (3-61) có thể đợc thực hiện bằng mạch
phản hồi âm điện áp phần ứng nh trên hình 3-17a:
Bỏ qua dòng điện trong các điện trở r
1
, r
2
và đặt k
a
= r
2
/(r
2
+r
1
):
E
b
= k
b
(U
đ
- k
a
U) (3-62)
=
kU
(1 + k k ). k
-
R-
kk
1+k k
(k
bđ
bđm
b
b
đm
a
a
a
b
R
M
)
2
(3-63)
Trang 122
Nếu mạch có k
b
k
a
>> 1 thì (3-63) sẽ có dạng:
=
=-
U
k.k
-
R
(k
U
đ
đm
đm
đ
a
a
tn
M
k
M
)
(,)
2
0
(3-64)
Khi thay đổi hệ số phản hồi điện áp k
a
(bằng con trợt trên chiết
áp r
1
, r
2
) thì cả tốcđộ không tải lỷ tởng lẫn độ cứng đặc tính cơ đều
thay đổi theo. Trờng hợp hệ có hệ số khuếch đại rất lớn thì độ cứng
mong muốn có thể đạt giá trị tối đa bằng
tn
, (hình 3-17b).
3.5.4. Điềuchỉnh tự động dùng phản hồi âm tốcđộđộng cơ:
Qua hình 3-16, để nâng độ cứng lên
m
ta có thể điềuchỉnh E
b
bằng cách dùng mạch phản hồi âm tốcđộđộng cơ.
Dựa vào phơng trình đặc tính điện cơ Bộ biến đổi - Độngcơ
một chiều ta rút ra đợc dòng điện phần ứng và thay vào (3-54) ta có:
E
1
1-k
(E -
k
R
EE-(
E=E -k.
bb0
đm
b
m
b0
m
đm
bb0
''
t
'
=
=-
d
d
R
k
k
.
)
).
1
(3-65)
Trang 123
U
đ
U
đk
U
-
a
BĐ
I
r
1
r
2
Đ
a)
m
=
tn
m
I, M
b)
H
ình 3-17: Sơ đồ và đặc tính phản hồi âm điện áp phần ứng
U
0
0
k
b
k
t
=
U
đk
U
đ
BĐ
Đ
U
-
a)
k
t
FT
I, M
b)
H
ình 3-18: Sơ đồ và đặc tính phản hồi âm tốcđộđộngcơ
[...]... chỉnhtốcđộđộngcơ một chiều bằng cách thay đổi điện áp phần ứng 6 Nêu ứng dụng của ph ơng pháp điều chỉnhtốcđộ động cơ một chiều kích từ độc lập bằng cách thay đổi điện trở phụ phần ứng 7 Nêu u, nh ợc điểm của ph ơng pháp điều chỉnhtốcđộ động cơ điện một chiều bằng cách thay đổi từ thông kích thích 8 Trình bày cách dựng họ đặc tính khởi động của độngcơ không đồng bộ rôto dây quấn khi dùng các. .. về các ph ơng phápđiều khiển độngcơ điện một chiều và độngcơ điện không đồng bộ ? Mỗi loại độngcơcó mấy ph ơng phápđiều khiển ? Những ph ơng pháp nào đ ợc xem là có hiệu quả ? 4 Những ph ơng phápđiều khiển nào của độngcơ điện một chiều có thể dùng để điều chỉnhtốcđộ ? Những ph ơng pháp nào dùng để điềuchỉnh mômen và dòng điện ? 5 Hãy đánh giá các chỉ tiêu chất l ợng của ph ơng phápđiều chỉnh. .. thể so sánh đ ợc với ph ơng phápđiều khiển điện áp phần ứng của độngcơ một chiều kích từ độc lập ? 14 Ng ời ta th ờng quan tâm đến những vấn đề khởi động và điều khiển nào đối với độngcơđồng bộ ? 15 Mô tả một quá trình khởi động hai giai đoạn của độngcơđồng bộ thông dụng 16 Hãy trình bày nguyên lý làm việc của hệ Bộ biến đổi Độngcơ một chiều có điều chỉnhtốcđộ tự động vòng kín khi dùng phản... việc của hệ Bộ biến đổi Độngcơ một chiều có điều chỉnhtốcđộ tự động vòng kín khi dùng phản hồi d ơng dòng điện 18 Hãy trình bày nguyên lý làm việc của hệ Bộ biến đổi Độngcơ một chiều cóđiềuchỉnhtốcđộ tự động vòng kín khi dùng phản hồi âm tốc độ, phản hồi hỗn hợp âm điện áp và d ơng dòng điện phần ứng 19 Hãy trình bày hoạt động của sơ đồ nguyên lý hệ Bộ biến đổi - Độngcơ một chiều có phản hồi... Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Câu hỏi ôn tập 1 Có những chỉ tiêu chất l ợng nào dùng để đánh giá các ph ơng phápđiều khiển độngcơ ? Nêu định nghĩa và trình bày ý nghĩa của từng chỉ tiêu 2 Phân tích ý nghĩa của việc điềuchỉnhtốcđộ và điềuchỉnhdòng điện (hoặc mômen), nêu yêu cầu thực tế của việc điềuchỉnh từng thông số ? Những chỉ tiêu cần đạt đ ợc của việc điềuchỉnh mỗi thông số là... định mức ? Từ thông của độngcơ thay đổi nh thế nào khi tần số nhỏ hơn định mức và khi tần số lớn hơn định mức ? 12 Có những luật (nguyên lý) điều khiển nào đ ợc áp dụng khi điều khiển tần số của độngcơ không đồng bộ ? Mô tả nội dung cơ bản của các luật điều khiển đó 13 Ưu, nh ợc điểm của ph ơng phápđiều khiển tần số của độngcơ không đồng bộ ? Vì sao nói ph ơng pháp này của độngcơ không đồng bộ có... khi dùng các cấp điện trở phụ nối vào mạch rôto và cách xác định các cấp điện trở đó 9 Trình bày nguyên lý điềuchỉnhdòng điện và mômen (khởi động) của độngcơ không đồng bộ lồng sóc bằng ph ơng pháp thay đổi điện áp stato và ph ơng pháp dùng điện trở phụ stato Ths Kh ơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động 11 Đặc điểm làm việc của độngcơ không đồng bộ khi đ ợc cung cấp điện áp và tần số...Ths Kh ơng Công Minh Trong đó: Eb0 = Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Eb0/ , kt = ( m / -1).k m đm Luật điềuchỉnh (3-65) đ ợc thực hiện bằng phản hồi âm tốcđộ (hình 3-18a), trong đó tín hiệu tốcđộ đ ợc lấy trên máy phát tốc FT là máy phát có điện áp ra tỷ lệ với tốcđộđộng cơ: U = kt k b U đ - R M / k đm = (1+ k b k t / k đm ) k đm m = (k 2 đm ) (1+ k b k t... cầu tốcđộ để lấy tín hiệu phản hồi tốcđộ (trong đó phần ứng độngcơ là một nhánh cầu) Muốn tạo ra đoạn đặc tính dốc cóđộ cứng mong muốn là ng bắt buộc phải thay đổi thông số điềuchỉnh xđch sao cho tốcđộđộngcơ giảm nhanh khi tải tăng lên trên giới hạn cho phép 3.5.5 Phản hồi âm dòng điện có ngắt: Quá trình làm việc của hệ TĐĐTĐ th ờng có yêu cầu về ổn định tốcđộ trong vùng biến thiên cho phép... tránh cho độngcơ bị quá tải lớn, gây ra sự cố và h hỏng độngcơ Muốn giảm dòng điện hoặc mômen ngắn mạch ta phải giảm độ cững đặc tính cơ Tuy nhiên, để đẩm bảoyêu cầu ổn định tốcđộ trong phạm vi biến thiên cho phép của tải, ta chỉ giảm độ cứng khi dòng điện hoặc mômen v ợt quá một ng ỡng nào đó Ng ỡng này đ ợc gọi là điểm ngắt T ơng ứng với nó ta códòng ngắt Ing, mômen ngắt Mng và tốcđộ ngắt . Trình: Truyền động điện Tự động Ths. Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động
Đ 3.4. các phơng pháp điều chỉnh tốc độ động cơ
Không đồng.
a)
b)
H
ình 3-6: a) Sơ đồ điều chỉnh tốc độ.
b) Các đặc tính điều chỉnh tốc độ động cơ ĐK
Ths. Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Ths. Khơng