Bài giảng cơ sở truyền động điện chương 3 3

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA ĐIỆN BỘ MƠN: TỰ ĐỘNG HỐ ThS KHƯƠNG CƠNG MINH HỌC PHẦN: CƠ SỞ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN CHƯƠNG Đà nẵng 2021 CHƯƠNG 3: ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN 3.5 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHƠNG ĐỒNG BỘ: • 3.5.1 Vấn đề điều chỉnh tốc độ động KĐB: • Động KĐB, sử dụng rộng rãi thực tế Ưu điểm bật là: cấu tạo đơn giản, làm việc tin cậy, vốn đầu tư ít, giá thành hạ, trọng lượng, kích thước nhỏ dùng cơng suất định mức so với động chiều • Sử dụng trực tiếp lưới điện xoay chiều pha… C3-3 3.5 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHƠNG ĐỒNG BỘ: • 3.5.1 Vấn đề điều chỉnh tốc độ động KĐB: • Tuy nhiên, việc điều chỉnh tốc độ khống chế trình độ khó khăn hơn, đ/cơ KĐB lồng sóc có tiêu khởi động xấu, (dịng khởi động lớn, mơmen khởi động nhỏ) • Trong thời gian gần đây, phát triển công nghiệp chế tạo bán dẫn công suất kỹ thuật điện tử, tin học, động KĐB khai thác ưu điểm chúng Nó trở thành hệ truyền động điện cạnh tranh có hiệu so với hệ Tiristor Động điện chiều C3-3 3.5 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHƠNG ĐỒNG BỘ: • 3.5.1 Vấn đề điều chỉnh tốc độ động KĐB: • Qua phương trình đặc tính động KĐB: (3-49) • Trong đó: (3-50) (3-51) • Qua biểu thức (3-49), (3-50), (3-51), ta thấy thay đổi thông số điện trở, điện kháng, điện áp, tần số, số đôi cực thay đổi sth, Mth điều chỉnh tốc độ C3-3 động KĐB 3.5 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHƠNG ĐỒNG BỘ: • 3.5.2 Điều chỉnh tộc độ động KĐB cách thay đổi điện trở phụ mạch rơto: • Qua biểu thức (3-50), (3-51), thay đổi điện trở phụ mạch rôto động KĐB làm cho sth thay đổi tỷ lệ Mth khơng thay đổi, thay đổi tốc độ  động KĐB hình 3-12 • Phương trình đặc tính động KĐB thay đổi tốc độ cách thay đổi điện trở phụ mạch phần ứng: (3-52) C3-3 3.5 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHƠNG ĐỒNG BỘ: • 3.5.2 Điều chỉnh tộc độ động KĐB cách thay đổi điện trở phụ mạch rơto: • Các trị số độ trượt tới hạn sth mômen tới hạn Mth này: (3-53) (3-54) C3-3 3.5 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHƠNG ĐỒNG BỘ: • 3.5.2 Điều chỉnh tộc độ động KĐB cách thay đổi điện trở phụ mạch rôto:  ~ o TN Sth.TN MSX ĐK 1 2 Sth.1 TN R2f1 > R2f2 > R2f1 R2f a) b) C3-3 R2f.ic Sth.2 Mnm Mc Mth Hình 3-12: a) Sơ đồ điều chỉnh tốc độ b) Các đặc tính điều chỉnh tốc độ động ĐK M 3.5 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHƠNG ĐỒNG BỘ: • 3.5.2 Điều chỉnh tộc độ động KĐB cách thay đổi điện trở phụ mạch rơto: • Qua biểu thức (3-50), (3-51), thay đổi điện trở phụ mạch rôto động KĐB làm cho sth thay đổi tỷ lệ cịn Mth khơng thay đổi, thay đổi tốc độ  động KĐB hình 3-12 • * Ngun lý điều chỉnh: thay đổi R2f với giá trị khác nhau, sth thay đổi tỷ lệ, cịn Mth = const, ta họ đặc tính có chung o, Mth, có độ sụt tốc độ (hay Sth) khác có tốc độ làm việc xác lập tương ứng: • < R2f1 < R2f2 < … < R2fi < … • Sth.TN < sth.1 < sth.2 < … < sth.i < … • TN > 1 > 2 > … > i > … C3-3 3.5 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHƠNG ĐỒNG BỘ: • 3.5.2 Điều chỉnh tộc độ động KĐB cách thay đổi điện trở phụ mạch rơto: • Như vậy, cho R2f lớn để điều chỉnh tốc độ nhỏ, độ cứng đặc tính dốc, sai số tĩnh lớn, tốc độ làm việc ổn định, chí R2f = R2f.ic, dẫn đến Mnm = Mc cho động khơng quay ( = 0) • Khi thay đổi giá trị R2f.i > R2f.ic tốc độ động không ( = 0), nghĩa khơng điều chỉnh tốc độ, hay cịn gọi điều chỉnh không triệt để C3-3 3.5 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ: • 3.5.2 Điều chỉnh tộc độ động KĐB cách thay đổi điện trở phụ mạch rơto: • * Các tiêu chất lượng phương pháp: • Phương pháp có sai số tĩnh lớn, điều chỉnh sâu s% lớn, s% > s%cp • Phạm vi điều chỉnh hẹp, thường D = (2  3):1 • Độ tinh điều chỉnh:   (điều chỉnh có cấp) • Vùng điều chỉnh tốc độ định mức ( < đm) • Phù hợp với phụ tải năng, điều chỉnh mà giữ dịng điện rơto khơng đổi mơmen khơng đổi (M ~ Mc) C3-3 10 3.5 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHƠNG ĐỒNG BỘ: • 3.5.4 Điều chỉnh tốc độ KĐB cách thay đổi số đơi cực (p): • Nếu đặt:  = Mth/Mc.cp từ (3-61) (3-77) ta thấy: M th / M c.cp     M th / M c.cp • Nghĩa đổi nối   tăng lên 4/3 lần , khả tải động • Nếu đoạn dây nối hình Y, thì: • Pc.cpY = 3U1I1đmcosYY C3-3 (3-79) (3-80) 29 3.5 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHƠNG ĐỒNG BỘ: • 3.5.4 Điều chỉnh tốc độ KĐB cách thay đổi số đôi cực (p): • So sánh với trường hợp nối [xem (3-76)] ta có: Pc.cp Pc.cpY M c.cp M c.cpY cos   2 cos Y Y  Pc.cp / o Pc.cpY / oY 1 (3-81) (3-82) • Như vậy, đổi nối   , mômen tải cho phép động giữ khơng đổi, cịn cơng suất cho phép tăng lần Điều có nghĩa phương pháp đổi nối phù hợp với máy có mơmen tải khơng đổi (Mc = const) C3-3 30 3.5 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHƠNG ĐỒNG BỘ: • 3.5.4 Điều chỉnh tốc độ KĐB cách thay đổi số đôi cực (p): • Từ (3-82) (3-77) ta tìm quan hệ hệ số tải : M th / M c.cp   2 Y M thY / M c.cpY • Nghĩa đổi nối   tăng lên lần • • • (3-83) , khả tải động + Ưu điểm phương pháp điều chỉnh tốc độ động ĐK cách thay đổi số đôi cực thiết bị đơn giản, rẻ tiền, đặc tính cứng khả điều chỉnh triệt để (điều chỉnh tốc độ không tải lý tưởng) Nhờ đặc tính cứng, nên độ xác trì tốc độ cao tổn thất trượt điều chỉnh thực tế không đáng kể + Nhược điểm lớn phương pháp có độ tinh kém, giải điều chỉnh khơng rộng kích thước động lớn C3-3 31 3.5 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHƠNG ĐỒNG BỘ: • 3.5.5 Điều chỉnh tốc độ KĐB cách thay đổi tần số f1: • 3.5.5.1 Vấn đề thay đổi số điện áp stato: • Về nguyên lý, thay đổi tần số f1 o = 2pf1/p thay đổi điều chỉnh tốc độ động ĐK Nhưng thay đổi f1  f1đm ảnh hưởng đến chế độ làm việc đ/cơ • Giả sử mạch stato có: E1 ≈ cf1 (3-84) • Trong đó: E1 s.đ.đ cảm ứng cuộn dây stato,  từ thơng móc vịng qua cuộn dây stato, c số tỉ lệ, f1 tần số dịng điện stato • Nếu bỏ qua sụt áp tổng trở cuộn dây stato ta có: • U1 ≈ E1 ≈ cf1 (3-85) • Qua (3-85) ta thấy: thay đổi f1 mà giữ U1 = const  thay đổi theo C3-3 32 3.5 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHƠNG ĐỒNG BỘ: • • • • 3.5.5 Điều chỉnh tốc độ KĐB cách thay đổi tần số f1: 3.5.5.1 Vấn đề thay đổi số điện áp stato: * Ví dụ: + Khi giảm tần số f1 < f1đm để điều chỉnh tốc độ đ/cơ mà giữ U1 ≈ E1 ≈ cf1 = const theo (3-85), từ thông  tăng lên, mạch từ động bị bảo hòa, điện kháng mạch từ giảm xuống dịng từ hóa tăng lên làm cho động tải từ, làm phát nóng động cơ, giảm tuổi thọ động cơ, chí nóng nhiệt độ cho phép động động bị cháy • Vì vậy, thay đổi tần số f1 để điều chỉnh tốc độ người ta thường kết hợp thay đổi điện áp stato u1 Và người ta thường dùng biến đổi tần số (BT) để điều khiển tốc độ động KĐB hình 3-17 C3-3 33 3.5 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ: • • • • • • • • • 3.5.5 Điều chỉnh tốc độ KĐB cách thay đổi tần số f1: 3.5.5.1 Vấn đề thay đổi số điện áp stato: * Ví dụ: ~u1đm,f1đm + Cịn tăng f1 > f1đm giữ U1 ≈ E1 ≈ cf1 = const phụ tải Mc = const, mà làm việc, BT mômen M ≈ KI2cos = Mc = const f1, ub Vậy tăng f1 > f1đm làm cho Từ thơng  giảm, dẫn đến dịng điện ĐK I2 tăng, nghĩa động bị q tải dịng, bị phát nóng làm Hình 3-17: hệ BT - ĐKls xấu chế độ làm việc động bị cháy C3-3 34 3.5 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ: • 3.5.5 Điều chỉnh tốc độ KĐB cách thay đổi tần số f1: • 3.5.5.2 Quy luật điều chỉnh điện áp stato thay đổi tần số f1: • Đối với hệ dùng biến tần nguồn áp thường có yêu cầu giữ cho khả tải mômen không đổi phạm vi điều chỉnh tốc độ M th (3-86) • Nghĩa là:   const M • Nếu bỏ qua điện trở dây quấn stato (R1 = 0) từ (3-51): U12 M th   2o X nm U12 U12  K 2f1 f1 .L nm p (3-87) • Trong đó, coi: Xnm = L;   o = 2f1/p C3-3 35 3.5 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHƠNG ĐỒNG BỘ: • 3.5.5 Điều chỉnh tốc độ KĐB cách thay đổi tần số f1: • 3.5.5.2 Quy luật điều chỉnh điện áp stato thay đổi tần số f1: • Quan hệ Mc = f():   M c  M c.đm   đm • Trong đó: q   f1   A.   f1đm    q (3-88) q = -1,0,1,2 • Theo (3-86), (3-87), (3-88) ta có: U1 U1.đm  f1 f1.đm C3-3  f1   f1.đm    q (3-89) 36 3.5 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHƠNG ĐỒNG BỘ: • 3.5.5 Điều chỉnh tốc độ KĐB cách thay đổi tần số f1: • 3.4.5.2 Quy luật điều chỉnh điện áp stato thay đổi tần số f1: • Suy ra:  f1 U1   U1.đm  f1.đm • Hay dạng tương đối:  q * 1    u f *     q  1   2 (3-90) (3-91) • Trong đó: q = -1,0,1,2 • Vậy, thay đổi tần số để điều chỉnh tốc độ động KĐB, ta phải thay đổi điện áp cho đảm bảo điều kiện (3-86), phụ thuộc vào dạng phụ tải C3-3 37 3.5 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐCKĐB: • 3.5.5 Điều chỉnh tốc độ KĐB cách thay đổi tần số f1: • 3.4.5.3 Quy luật điều chỉnh điện áp stato thay đổi tần số f1 điện áp u1 với tải nhóm máy tiện: • Khi Mc ≡ 1/ với (q = -1), để đảm bảo cho  = const phải điều chỉnh tần số điện áp stato theo qui luật:  ~ u1đm, f1đm o1 oTN BT o2 f1, u1 ĐK C3-3 Mc() f1đm < f11 1 U1  const 1/ f1 f1đm đm f12 < f1đm 2 (3-92) Mth() a) Mth1 Mthđm Mth2 M Hình 3-18: Đặc tính điều chỉnh tần số điện áp theo qui luật M = const với phụ tải Mc* = *(-1) 38 3.5 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐCKĐB: • 3.5.5 Điều chỉnh tốc độ KĐB cách thay đổi tần số f1: • 3.4.5.4 Quy luật điều chỉnh điện áp stato thay đổi tần số f1 điện áp u1 với tải nhóm máy nâng/hạ: • Khi Mc = const với (q = 0), để đảm bảo cho  = const cần điều chỉnh tần số điện áp stato theo qui luật:  ~ u1đm, f1đm o1 BT 1 oTN đm o2 2 f1, u1 ĐK C3-3 b) Mc f1đm < f11 f1đm f12 < f1đm Mth U1  const f1 (3-93) M Hình 3-19: Đặc tính điều chỉnh tần số điện áp theo qui luật M = const với phụ tải Mc* = 39 3.5 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐCKĐB: • 3.5.5 Điều chỉnh tốc độ KĐB cách thay đổi tần số f1: • 3.4.5.5 Quy luật điều chỉnh điện áp stato thay đổi tần số f1 điện áp u1 với tải nhóm máy bào: • Khi tải Mc ≡  với (q = 1), để đảm bảo cho  = const phải điều chỉnh tần số điện áp stato theo qui luật: Mc()  ~ u1đm, f1đm 1 o1 oTN BT o2 f1, u1 ĐK C3-3 đm 2 f1đm < f11 U1  const 3/ f1 f1đm f12 < f1đm (3-94) Mth() c) Mth2 Mth1 Mthđm M Hình 3-20: Đặc tính điều chỉnh tần số điện áp theo qui luật M = const với phụ tải Mc* = * 40 3.5 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐCKĐB: • 3.5.5 Điều chỉnh tốc độ KĐB cách thay đổi tần số f1: • 3.4.5.3 Quy luật điều chỉnh điện áp stato thay đổi tần số f1 điện áp u1 với tải nhóm máy quạt: • Khi tải Mc ≡ 2 với (q = 2), để đảm bảo cho  = const phải điều chỉnh tần số điện áp stato theo qui luật:  o1 ~ u1đm, f1đm oTN BT o2 f1, u1 ĐK C3-3 d) Mc() 1 đm 2 f1đm < f11 f1đm Mth() U1  const f1 (3-95) f12 < f1đm Mth2 Mthđm Mth1 M Hình 3-21: Đặc tính điều chỉnh tần số điện áp theo qui luật M = const với phụ tải Mc* = * 41 CÂU HỎI ÔN TẬP (Chương 3) • 12 Trình bày ngun lý điều chỉnh dịng điện mômen (khởi động) động không đồng lồng sóc phương pháp thay đổi điện áp stato phương pháp dùng điện trở phụ stato • 14 Trình bày nguyên lý điều chỉnh tốc độ động không đồng cách thay đổi điện trở phụ mạch rôto ? Các tiêu chất lượng phương pháp ? • 15 Phương pháp điều chỉnh tốc độ động không đồng cách thay đổi số đơi cực có ứng dụng ? • 16 Đặc điểm làm việc động không đồng cung cấp điện áp tần số định mức, thay đổi tần số khác với định mức ? Từ thông động thay đổi tần số nhỏ lớn tần số định mức ? C3-3 42 CÂU HỎI ƠN TẬP (Chương 3) • 17 Có luật (ngun lý) điều chỉnh áp dụng điều chỉnh tần số động không đồng ? Mô tả nội dung luật điều chỉnh • 18 Ưu, nhược điểm phương pháp điều chỉnh tần số động không đồng ? Vì nói phương pháp động khơng đồng so sánh với phương pháp điều chỉnh điện áp phần ứng động chiều kích từ độc lập ? • 19 Người ta thường quan tâm đến vấn đề khởi động điều chỉnh động đồng ? • 20 Mơ tả q trình khởi động hai giai đoạn động đồng thông dụng C3-3 43