CHUONG 1: GIỚI THIỆU VÉ ĐỘNG CƠ KHÔNG DONG BỘ BA PHA 1 1.1:Tổng quan về máy điện khơng đồng bộ -<ccscceccecreereseeeersrresrrerrecre 2 1.1.1:NGHVÊH lÍ [ÀIM VIỆC «ceevssetsstststsEstsEetiitsesrikirarasnaraerasrsrkee 2
1.1.3: Ung dụng của máy điện không đẳng bộ, -<©c<ccscrerererkerrerreerrerree 5
1.2: Ung dụng của động cơ không đồng ĐỘ co TH nh 4
1.3: Nhược điểm của động cơ không đồng bộ - -e eccs+eerkeerersrkeerrreerrerrerre 6 1.4: Định hướng phát trignoccecceccessecssssssssssssessessessesvesessssvesesssssesssssessesssesssessssssssessessssees 6 VJ/1).N/0,/ nha 7 3: Cấu tạo đ&k đặc fÍHÏI COs sesssesssscrsesssssssssssssssesssssssesssesssssssesssssssssssesssesssssssosssesesssssasessessses 7 B.ACGU GO cesescsesressvesnessescsscessusssesssssesssssssssssusessssssssusssssssssesssssssesssssssesseseussssesessssencessenes 7 ` a/, 0n n6 n.e 8 -Ÿ 2.Ï,Ñ Hi: HỆ HH sọ Họ Họ TH c4 106 0000000 10 800000050096 8
3.2.1: TI€U ChUGN Aditth Gidceccecsvescssssssssssssssessssssssssesssesssssssssesssssssesssssssssssscssssesssssssssesssess 9
CHUONG 2:BIEN TAN:PHAN LOẠI VÀ CÁC CHÉ ĐỘ LÀIM VIẸC 12
2 0 nnnốốố 13 J2 0m 13 1.2:Úng (ÏỊIHẸ Gì cọ cọ 001 040800 0044004 05.004000405100805601809004 13 ZEPNGN LOD wecscsssscsesssecssssscccesscsssenscenncessssensssassnsssssssssesacessessnsesnssoncsasesenseneconscenseseseasesseees 14 2.1: Theo tong 86 pha cdc BG Bien LAN esssescssssesssessssssessssssessesssessesssesssessssssesessssesssesssceses 14
2.2:Theo cu tritc mach ién CAC BG BIEN AN essessesssssssssessssssssssssssessssssssesssssssssessseees 14
3:Nguyén 02/4200 TỔ TH gWNNNNNTNNNNQ g0 đẦY 14 4:Bộ biễn tần nguồn áp 3 pha (điều khiển GIGI tÍẾN) -o cc<ceceseereseereererssrsrseree 15 4.1:Cau LO serererersrsnsnsrsrnenserecssnsnsncnensnsenesssesasansssnsssousssssseseenenassnsnsssaasenenensesessensacaoseneseges 15 S:BG BIEN tain gid LEP ececcssesssecsessressssssssssssessssssseessesssesssesssessvesssssssssssssssesssessssesssesssees 16
$.1:Mach trung gian MOt CHIGU sccccsssecsersssersersssesserssresesesssessessssssssssssssssssssessssssssssesees 16 S.22BO NQHICH LWU AD sseccssrcesscsseccesscessccssccescssscccssscsssccesecesersnsssessnseasnenscsesceesessessess 16
SS2BGO CHINN MW sccescscesessescerssscesscsesssessesesssesscessscssssassssessscsssassssarsssassessessseseaesssnesseesess 17 3-Giới thiệu sơ đồ khối hệ thông biến tan đỘH CƠ So Ăn Hưng ng 18 6: Một số điều lưu ý khi sử dụng biẾn tẲẪH . o-o5cc<coccsccsrsrers H111 0s s5 20
CHƯƠNG 3:LÝ THUYÉT CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIÊU KHIÉN TÓC ĐỘ 22
1:Các phương pháp điều khiển tốc đỘ, Ăn rrke 23 1: Điều khiển bằng cách thay đổi SỐ CẶP CỤPC . ce<ccsccc<ceeretrerreerssrresrrerree 23 2: Điều khiển đIỆN úp 'SÍ(4ÍOF' ©c<<s<seeeereteetertetrsttttsrttrsrrsrkrsrerrrenrnske 25 3: Điều khiển tần số động cơ không đồng bộ với bộ biễn tần nguồn áp 33
3.1:Hoạt động với tân số dưới định THỨC(4<Ì)) s-cscscc<cescesceeseeveeeereereesescee 34 3.1.2:Phương pháp điều khiển W/ƒCOSH -e %-<©c<©csceesxseretretrsererrserseree 38
3.1.4:Những lí do để sử dụng phương pháp điều khiểm W/ƒ -cse-s<cee 42 CHUONG 4: PHUONG PHAP DIEU CHE ĐỘ RỘNG XUNG $SPV 48 CHUONG 5:SO DO GIAITHUA T1 MẠCH GIỚI THIỆU TMS 320LF 36
2407_CHUONG TRINH ĐIÊU KHIÉN e- scecceceEkeereErsererseeereererrserrvee 56 5.1:SO' DO GIAL THUAT vsscssesssessssssssssssssssssssessssssssssssssssssssssssssssesssssscsssssscssscesssssesssvees 57
Trang 2J2 /481/7) NEEENAAAAA Ga 61
S 3: Giới thiệu TÌME,S.32()L Ï”2⁄4()7 d À o- << < << 93K 9 9819988885815884384848488488885850150296 61 5.3.2 Tóm tắt các đặc trưng của DSP TMS320)x224() Ăn 62 “Sẻ cố ố.ố.ố.ốốố 63
"ST uc 6 n6 na 64
“Y6 .0n 6n), 7n n 65
CHUONG 6:KET QUÁ THU ĐƯỢC sssssssasecssssessssessessssessssssssesssesssness 74 6.1:DẠNG SÓNG KHI MO PHÒNG BỞI PHẲN MÈ.M PSIM c<- se: 75
Trang 3kwwkxx*xx*x kxxw*
Hình 1.1:Nguyên lí hoạt động của máy điện không đồng bộ 2
Hình 1.2:Lá thép kĩ thuật điỆN4 5-22 sec EeetteEESEEESEEsEExeksrreeeerereeree 4
Hình 1.3:Cấu tạo bên trong của động cơ không đồng bộ 7 Hình 1.4: Đặc tính cơ của Động cơ không đồng bộ << 9 Hình1.6: Đặc tính cơ của các loại ĐCKĐB rôto lông sóc khác nhau 10
Hình 2.1: Bộ biến tần dạng S.40007B( -G c SH ssxe 13 Hình 2.2:Nguyên lí làm việc của bộ biẾn tẪn -. << << << 14 Hinh 2.3:B6 bién tan gidin tiGp ccccccccccccccccccesscsesssescescenceeceeceecenseecens 16
Hinh 2.4:Bién tan voi bG chinh Wu kep cccccccccccssccsccccccccessessenseseseees 18
Hình 2.5:Bộ chỉnh lưu điều rộng XHH - co On n1 S1 HH HH vn 18 Hình 2.6:Bộ biến tân vòng hớ PWM với hãm động năng 9
Hình 3.1:Các dạng nối dây Ở CC CẶT CỰCC c+2<eSSSSSSSSSiEESsEESSEESeeEsesrsseee 24
Hình 3.2:Các loại phân Đỗ CỤC SG SE SE Y1 1111 ke se 26
Hình 3.3: Đặc tính ĐCKDB khi điều chỉnh điện áp Sfafor - 27
Hình 3.4: Đặc tính cơ khi điều khiển điện áp Sfafor 27
Hình 3.5:Mạch điều khiển điện áp 3 pha -c sc sS se eses 29
Hình 3.6: Điều khiển điện áp Sfator hoạt động ở cả 4 góc phần tưư 30
Hình 3.7: Đặc tính cơ của hệ thống hình 3.6 e<cc<cccsceseccssceecee 30
Hình 3.8:Sơ đồ sóng Các đại ÏWgïIg s-ce<cSeckecELkeEtoeErtetvreeevreerreerree 31 Hình 3.9:Mạch chuyển trạng thái hitm SG c vs vs sszz 33
Hình 3.10: Đặc tính cơ ĐCKĐB khi điều khiển với tần số cung cấp
(Hoạt động với quy luật từ thông không đổi E/ƒ=cons) 36
Hinh 3.11.a:Ham diéu khién U/f = Const ccceccecccccccccccescescssssssssanensonse 38 Hinh 3.11.b: Dac tính cơ biểu diỄn qwan hệ ÌM -.-e- co cce<ccesccesee 38
Trang 4Hình 3.14:Hàm điều khiển U) để Mmax không đỗi và đặc tính cơ tương UNG sec ccececccececccncncccscseseneaeseececesenecececucesatesecsesuecseeseesceeesseceueseaeueas 42 Hinh 3.15:Céiu tritc điều khiển vòng hở c ceccccecrkeeErkeerrsesrreerreesree 42
Hình3 16:Sơ đô thay thế mạch tương đương một pha của ĐCKĐB quy đổi về
RY) PP 42
Hình 3.17: Mạch thay thế gân đÚNG KỈH Ặ- on mm HH 1 se 43 Hình 3.18: Đặc tính từ hoá của đường bão hoà mạch từ 43 Hình 3.19: Đặc tính động cơ không đồng bộ hoạt động với Œ> /ảm) 45
Hình 3.20: Biễn thiên của V,M,P„ÌÏ VÀ œ4, EÏH€O ( SSĂSSS<SSSSSESSeESsesssese 47
Hình 4.1:Bộ biỄn tần 6 khÓA c Gv Y sex sxa 49
- Hình 4.2:Trạng thái điện áp vector từ W-7 - «<< =< << 49
Hình 4.3:Biểu diễn vector 8 điện áp trên hệ trục tọa độ dụ 50 Hình 4.4:Đặc tính áp pha khi biểu diễn trên hệ truc OXYVZ 51 Hình 4.5: Biểu diễn vector Ws trên trục QXY - se «sex cse 52
Hinh 4.6:Biéu dé dạng sóng các giá trị thời gian tương ứng với các áp 54
Hình 5.I:Sơ đỗ giải huật SG G HT SH SH Su Y1 0x xx2 %6
Hình 5.2:Mach d6ng ÏỰC HH SH nh KÝ HH nu ki v 6s E® 58
Hình 5.3:Dạng chân Mosƒef và IŒBT -.- cc< se se csssese 57 Hình 5.4:Hình dạng Mosfet IREP460P co co Ăn n3 xe 58 Hinh 5.5: Opto [ÏLƯỜNG So Q QQ co HH SH HS KÝ ni vn ng nà ¬— . 58
Hình 5.6: OPtOCGU cc cccccccccccccucescesscucessuccessecseeseeseececcensenceeceescesencess 58
Hình 5.7:Sự liên kết giữa mạch lái và trẠạCh CÁCH ÍV co sS+ 39
Hình 5.8:Sơ đồ chân của D'SP TM.S32(0C240 - 5s ccsccse+esceescsee 61
Hình 5.9:Cầu trúc của bộ nhớ thiết bị - CS E913 cea 64
Hinh 5.10:So dé khéi điều khiển xuất xung của TMS320LF2407 65
Hình 6.1:Sơ đồ mạch động lực gắn đỘng CƠ co ssSY se see 75
Hinh 6.2:Vén toc dong co dui dang SONG ccccccccccceccccceccseceesenceceeeceecees 75
Trang 5Hình 6.9: Mạch cách ly tỈLỰC KẾ o<e< se Set EreEktketreEkeEkxekerkereerkererreeree 79
Hình 6.10:Ap CGY ssecssssvesssccsessvessssssesssssssssessnsssssssessssssessssssessssssssssssssessnessesssssssessees 79
Trang 6KKK
Bảng biểu 3.1:B6 bién doi điện áp xoay chiễu 3 pha dung SCR 31
Trang 8CHUONG 1:GIOI THIEU VE DONG CO KHONG DONG BO
1.1:Téng quan vé may dién không đồng bộ 1.1.1:Nguyén li lam viéc
Maleate: del hives
“Rot epi e” wii hi akes hens A9 are itibieo có tra
called “hrunies" - eet `
Hình 1.1:Nguyên li hoạt động của máy điện không đông bộ
-Khi nam châm điện quay (với tốc độ n¡ vòng/phút) làm đường sức từ quay cắt qua các cạnh của khung dây cảm ứng gây nên sức điện động E trên khung dây.Khi đó sức điện động E sinh ra dòng điện I chạy trong khung dây.Vì dòng điện I năm trong từ trường nên khi từ trường quay làm tác động nên khung dây một lực điện từ F.Lực điện từ này làm khung dây chuyển động với vận tốc không đổi n vòng /phút.Chính vì lí do này mà
người ta gọi là động cơ không đồng bộ.Động cơ không đồng bộ 3 pha có dây quấn 3
pha phía Stator,Rotor của ĐCKĐB là một bộ dây quấn 3 pha có cùng số cực trên lõi thép của Rotor.Khi Stator được cung cấp bởi nguồn 3 pha cân băng có tần số f khi đó từ trường quay với tôc độ œ„ sẽ được tạo ra
Quan hệ giữa từ trường quay và tần số f của nguồn 3 pha là
Ow = 29 _ rad |) (1.0)
P P
Trang 9Nếu tốc độ quay của Rotor là n.thì sự sai lệch về tốc độ quay giữa Rotor và từ trường quay là
O, =O, -O=50,, (rad/s) (1.1)
+Trong do
-ø„ :được gọi là tốc độ trượt
-s: được gọi là hệ số trượt
5-H? (1.2)
-Vì có tốc độ tương đối giữa Rotor và từ trường quay Stator, điện áp cảm ứng 3 pha sẽ được sinh ra trong Rotor.Tần số của điện áp này tỷ lệ với độ trượt theo công thức: @, =s.@, (rad/S) (1.3) Khi đó Moment động cơ sinh ra là M = FP Gin Fy Si06, (1.4) +Trong đó: -đ„ : Từ thông trên một cực (Wb)
-Fm:Gfa trị đỉnh của sức từ động Rotor
-ở,:póc lệch pha giữa sức từ động rotor và sức từ động khe hở không khí
1.1.2:Cầu tạo
a.Phan tinh (Stator)
-Có cầu tạo gồm vỏ máy,lõi sat va day quan +V6 may:
-Có tác dụng có định lõi sắt và đây quấn,không dùng dé làm mạch dẫn từ.Thường được làm bằng gang, đối với máy có công suất lớn ( 1000 kW) thi thường dùng thép tấm hàn lại đê làm vỏ máy.Tuy theo cách làm nguội của máy mà cách làm vỏ cũng khác
Trang 10+ Lỗi sắt
-Lõi sắt là phần dẫn từ Vì từ trường đi qua lõi sắt là từ trường quay nên để giảm tối đa tổn hao thì lõi sắt thường được làm bằng những lá thép kĩ thuật điện ép lại.Khi đường kính ngoài lõi sắt nhỏ hơn hơn 90mm thì ta dùng cả tắm thép tròn ép lại.Ngược lại khi đường kính ngoài lớn hơn thì ta đùng những tắm thép hình rẻ quạt ghép lại (hình 2) Hình 1.2:Lá thép kĩ thuật điện +Dây quấn -Dây quấn Stator được đặt vào các rãnh của lõi sắt và được cách điện tốt với lõi sắt b.Phan quay(Rotor) -Rotor có 2 loại chính +Dây quấn +Lồng sóc +Rotor dây quấn
-Rotor có dây quấn giống như dây quấn của Stator.Dây quấn 3 pha của Rotor thường được đấu hình sao còn đầu kia còn ba đầu kia được nối vào vành trượt thường làm bằng
đồng đặt cố định ở đầu trục và thông qua chối than có thể đấu với mạch điện bên ngoài Đặc biệt là có thể thông qua chỗi than có thể đưa thêm điện trở phụ hay suất điện động phụ vào mạch Rotor để cải thiện tính năng mở máy, điều chỉnh tốc độ hoặc cải thiện hệ
số công suất của máy.Khi máy làm việc bình thường thì dây quấn Rotor được nối ngăn
mạch.Nhưng nó nhược điểm là giá thành cao,dễ cháy nỗ,và không làm việc được ở môi
Trang 11-Kết cầu của loại đây quấn náy rất khác với dây quấn của Stator.Trong mỗi rãnh của lõi sit Rotor đặt vào bằng đồng hay nhôm đặt vào và được kéo đài ra khỏi lõi sắt và được nỗi tắt lại ở 2 đầu bằng 2 vành ngắn mạch bằng đồng hay nhôm làm thành một cái lồng chính vì lí do này mà người ta quen gọi là Rotor lồng sóc
Ẵ(/Khe hở không khí
-Vì rotor là một khối tròn nên khe hở rất đều,khe hở không khí trong máy điện không đồng bộ rất nhỏ để hạn chế dòng từ hoá lấy từ lưới và như vậy mới có thể làm cho hệ số
công suất cao hơn
1.1.3:Ứng dụng của máy điện không đồng bộ
-Máy điện không đồng bộ là loại máy điện xoay chiều chủ yếu dùng làm động cơ
điện.Do cấu tạo đơn giản,làm việc chắc chắn, ổn định,hiệu suất làm việc cao giá thành
hạ nên động cơ không đồng bộ luôn được sử dụng rộng rãi trong đời sống hàng ngày.nó chiếm một vị trí quan trọng với nhiều ứng dụng trong công nghiệp,nông nghiệp
1.1.4: Ưu điểm
Động cơ không đồng bộ (ĐCK.ĐB) so với các động cơ khác có nhiều ưu điểm như cấu
tạo và vận hành không phức tạp,giá thành rẻ,làm việc với độ tin cậy cao đặc biệt là
ĐCKĐB rôio lồng sóc, ĐCKĐB có những nhiều đặc tính nổi trội hơn so với động cơ DC như không đòi hỏi bảo trì thường xuyên, độ tin cậy cao,khối lượng và quán tính nhỏ hơn có khả năng làm việc ở những môi trường đòi hỏi độ ổn định cao”.Tuy nhiên cho đến thời gian gần đây phần lớn ĐCKĐB được sử dụng trong các ứng dụng với vận tốc không đổi do các phương pháp điều khiến tốc độ ĐCKĐB trước đây thường đất hoặc có hiệu quả rất kém Tuy nhiên thời gian gần đây cùng với sự phát triển mạnh mẽ của kỹ thuật bán dẫn công suất cao và kỹ thuật vi xử lí hiện nay những hệ điều khiển ĐCKĐB đã được chế tạo với đáp ứng cao hơn và giá thành rẻ hơn các bộ điều khiển đông cơ DC.Do đó các ĐCKĐB có thê thay thế động cơ DC trong rất nhiều trường hợp.Dự kiến trong tương lai ĐCKDB sẽ được ứng dụng rộng rãi trong hầu hết các hệ truyền động động cơ tốc độ
1.2: Ứng dụng của động cơ không đồng bộ
Ngày nay các hệ thống truyền động điện được sử dụng rất rong dai trong cac thiét bi
Trang 12sản suất ra hiện nay được tiêu thụ bởi các hệ thống truyền động điện
Hệ thống truyền động điện có thể hoạt động với vận tốc có định hoặc với vận tốc thay
đổi được.Hiện nay có khoảng 75% tới 80% hệ thống truyền động điện hoạt động với vận tốc không đồi Với các hệ thống này tốc độ động cơ hầu như không cần điều khiển trừ hai quá trình khở động và hãm.Phần cón lại là các hệ thống có thể điều chỉnh được tốc độ để phù hợp với đặc tính cơ và đặc tính tải theo yêu cầu.Nhưng với sự phát triển
mạnh mẽ của kĩ thuật bán dẫn công suất lớn và kĩ thuật vi xử lí thì các hệ điều tốc sử
dụng kỹ thuật điện tử ngày càng được sử dụng rộng rãi và là một công cụ không thể thiếu trong ngành kỹ thuật tự động hoá.Với các ưu điểm đã nêu của động cơ không đồng bộ nên chúng được sử dụng rất nhiều trong các lĩnh vực khác nhau.Trong công nghiệp động cơ không đồng bộ thuờng được dùng làm nguồn động lực cho các máy cán thép loại vừa và nhỏ cho các máy công cụ ở các nhà máy công nghiệp nhỏ.lrong gia đình động cơ không đồng bô có mặt tại các thiết bị như quạt gió,máy quay đĩa, động cơ trong tủ lạnh
1.3:Nhược điểm của động cơ không đồng bộ
So với máy điện DC.việc điều khiển máy điện xoay chiều gặp nhiều khó khăn hơn vì
các thông số của máy điện xoay chiều là các giá trị phụ thuộc theo thời gian bởi hàm sin,cũng như sự phức tạp về cấu tạo của máy điện xoay chiều so với máy điện một chiều
Chính vì các lí do đó mà việc tách riêng điều khiển giữa moment và từ thông để có thể điều khiển độc lập là vô cùng phức tạp nó đòi hỏi một hệ thống tính toán cực nhanh và phức tạp.Cho tới thới gian gần đây phần lớn các máy điện xoay chiều làm việc với ứng dụng có tốc độ không đổi,vì các phương pháp điều khiển trước đây thường đất và có hiệu suất kém Động cơ không đồng bộ cũng không tránh được vấn đề này và đây cũng
chính là nhược điểm của nó 1.4: Định hướng phát triển
Trang 13dòng),hoặc giá trị tức thời của áp (động cơ tiếp áp)
-Điều khiển vector cho phép tạo ra những phan img nhanh cia moment va tir thong trong cả quá trình quá độ cũng như quá trình xác lập của máy điện xoay chiều giống
như máy điện một chiều.Cùng với sự phát triển của kĩ thuật bán dẫn cũng như những bộ
vi xử lí tốc độ nhanh,giá thành hạ,nên ứng dụng của phương pháp điều khiển vector ngay càng được sử dụng rộng rãi trong nhiều hệ truyền động và đã trở thành một chuẩn công nghiệp
2:Phân loại
-Động cơ không đồng bộ 3 pha -Động cơ không đồng bộ 2 pha -Động cơ không đồng bộ | pha 3: Cau tao & đặc tính cơ
3.1:Cau tao
-Động cơ điện không đồng bộ nhận điện năng của lưới điện nhờ từ trường quay, điện năng đã được biến thành cơ năng
Hình 1.3: Cấu tạo bên trong của động cơ không động bộ
-Động cơ điện không đồng bộ có tốc độ rôto khác tốc độ từ trường quay,riêng với
DCKDB 3 pha 1a loại động cơ có 3 dây quan lam viéc,truc các dây quấn lệch nhau
Trang 14phần cảm và phần ứng không tách rời nhau từ động cơ cũng như mô men động cơ sinh ra phụ thuộc vào nhiều tham số do vậy hệ điều chỉnh tự động truyền động điện động cơ không đồng bộ là hệ điều chỉnh nhiều tham số có tính phi tuyến mạnh.Trong định hướng xây đựng hệ truyền động động cơ không đồng bộ,người ta có xu hướng tiếp cân với các đặc tính điều chỉnh của truyền động động cơ 1 chiều
3.2: Đặc tính cơ 3.2.1.Khái niệm
-Đặc tính cơ của động cơ điện là quan hệ giữa tốc độ quay và mômen của động cơ.Ta
có đặc tính cơ tự nhiên của động cơ,nếu như động cơ vận hành ở chế độ định mức (điện áp.từ thông,tần số định mức và không nối them các điện trở, điện kháng vào động
cơ).Trên đặc tính cơ tự nhiên ta có điểm làm việc định mức có giá trị Mđm, œđm Đặc
tính cơ nhân tạo của động cơ là đặc tính khi tat hay đổi các tham số nguồn or nối them các điện trở, điện kháng vào động cơ
-Đề đánh giá và so sánh các đặc tính cơ,người ta đưa ra khái niệm độ cứng đặc tính cơ B
và được tính như sau p= (1.5) + § lớn có đặc tính cơ cứng + nhỏ có đặc tính cơ mêm +B—> o dic tính cơ tuyệt đối cứng M 0
Hình 1.4: Đặc tính cơ của Động cơ không đồng bộ
-Truyền động có đặc tính cơ cứng thì tốc độ thay đổi rất ít khi mômen biến đổi
Trang 15¿ os = Q Aan — Móc cm †Z†Ằ a oe NGỘ Q2) # _¬ ' Am PN Pannen ee ee na ros) AM: 0 M Hình I5: Độ cứng đặc tính cơ +Đường 1: Dac tinh co mém +Đường 2: Đặc tính cơ cứng
+Đường 3: Đặc tính cơ tuyệt đối cứng
-Động cơ không đồng bộ đặc biệt là động cơ rôto lồng sóc thường được chế tao theo | số tiêu chuẩn nhất định Tuỳ theo tiêu chuẩn riêng của mình mỗi quốc gia có quy chuẩn
khác nhau cho ĐCKĐB.Người thiết kế hệ thống sẽ chọn loại động cơ có đặc tính gần
với yêu cầu của mình nhất
3.2.1:Tiêu chuẩn đánh giá
-Tiêu chuẩn NEMA của Mỹ phân loại ĐCKĐB thành 5 lớp : A,B,C,D và F.Các đặc tính
cơ tiêu biểu của các ĐCKĐB thuộc các lớp trên hình sau
+Động cơ không đồng bộ lớp A có điện trở và điện kháng rôto nhỏ,do đó có độ trượt
định mức thấp (2%-4%).hiệu suất và hệ số công suất cao, động cơ có mômen max cao
(lớn gấp 2 lần mômen định mức_Mđm).mômen khởi động trung bình (1-2 lần Mđm) và dòng khởi động cao (5,8 lần dòng định mức Iđm).7rong các hệ thống điều chỉnh tốc độ dung biến tần nguồn áp,động cơ lóp A tỏ ra thích hợp nhất nếu không có các yêu câu đặc biệt khác
+Động cơ không đồng bộ lớp B cũng có độ trượt định mức thấp và mômen khởi động
Trang 16+Động cơ không đồng bộ lớp C sử dụng rôto lồng sóc kép với điện trở rôto lớn hơn của động cơ lớp B.Với loại động cơ này có mômen khởi động cao (cỡ 2,5 lần Mdm) và dòng khởi động thấp hơn của động cơ lớp B.Tuy nhiên so với động cơ lớp B, động cơ
lớp C có mômen cực đại thấp (cỡ 2 Mdm), hiệu suất thấp hơn và độ trượt định mức cao
hơn
+Động cơ không đồng bộ lớp D dùng rôto lồng sóc đơn với điện trở rôto cao và điện kháng rôto thấp.Do đó, động cơ có mômen khởi động cao (cỡ 3Mđm) và dòng khởi động thấp.Tuy nhiên, động cơ có độ trượt định mức cao (5,50%) và hiệu quả rất thấp
+ÐCKĐB lớp F có đặc tính cơ cứng (độ trượt định mức từ 2%-4%) và dòng khởi động
thấp Tuy nhiên động cơ có mômen cực đại và mômen khởi động thấp { Đen } lt# ee Ee on TT x ThS ~ 4 ay Ps lạ % > Bí Ÿ - ; ¬ \ Design 13% Slip 7 > 4 “ “ # Ỷ ts + Ỷ # Ệ a ‘ ” LA ¿ + + i > i ca % 1 # % é % We he : * nA 4, i ¬ % X ne Sử lò isi exe 380 (®3XEán)
Hình] 6: Đặc tính cơ của các loại ĐCKĐB rồto lông sóc khác nhau
*Với ĐCKĐB rôio dây quấn ưu điểm là có thể thêm điện trở vào mạch rôto dễ dàng „do đó động cơ thường được chế tạo với điện trở rôto thấp để tăng hiệu suất làm
việc.Khi khởi động điện trở phụ có thể được thêm vào vào động cơ dé tăng mômen
Trang 17+Phương trình đặc tính cơ của ĐCKĐB có dạng 3U7„R, M= lph?*r (1.6) SO, Í: + VỊ] +X :} Ss U¡: Điện áp pha nguồn đặt vào dây quấn Stato œạ:Tốc độ đồng bộ
RR’, XnmiLa thông số Rôto & Stato
Trang 18CHUONG:2
KKK
“BIEN TAN:PHAN LOAI VA CAC CHE DO LAM VIEC”
Trang 191:Giới thiệu
*Biến tần hay còn gọi là Inverter 1.1:Nhiệm vụ
-Dùng để chuyển đổi điện áp hoặc dòng xoay chiều ở đầu vào từ tần số này thành điện áp hoặc dòng xoay chiều với tần số khác ở đầu ra
1.2:Ứng dụng
Trang 202:Phân loại 2.1:Theo tổng số pha các bộ biến tần -l pha -3 pha -m pha
2.2:Theo cấu trúc mạch điện các bộ biến tần
a/Gián tiếp (mạch chứa không trung gian I chiều),trong đó ta phân biệt biến tần dùng bộ nghịch lưu áp và biến tần dùng bộ nghịch lưu dòng với quá trình chuyên mạch phụ thuộc mạch nguồn hoặc với quá trình chuyển mạch cưỡng bức
b/Trực tiếp(không chứa mạch trung gian một chiều) còn gọi là
D20Cycloconverter.Bộ biến tần trực tiếp có thể hoạt động
-Với quá trình chuyển mạch phụ thuộc bên ngoài:Tín hiệu điều khiển có dạng hình thang hoặc dạng điều hoà
-Với quá trình chuyển mạch cưỡng bức ít gặp
+Trong trường hợp quá trình chuyển mạch phụ thuộc mạch nguồn ta có thé chia lam 2 trường hợp:Trường hợp với dòng điện cân bằng và trường hợp không có đòng điện cân
bằng
3:Nguyên lí làm việc
Nguyên lý làm việc của bộ biến tần cũng khá đơn giản ( Hình 2.2) Đầu tiên, nguồn diện xoay chiều 1 pha hay 3 pha được chỉnh lưu và lọc thành nguồn 1 chiều băng phẳng
Công đoạn này được thực hiện bởi bộ chỉnh lưu cầu điode và tụ điện (tụ DC link) Nhờ
Trang 212.2:Nguyên lí làm việc bộ biên tân
Điện áp một chiêu này được biên đôi (nghịch lưu) thành điện áp xoay chiêu 3 pha đôi
xứng Công đoạn này hiện nay được thực hiện thông qua hệ IGBT (transistor luOng cuc
z
có công cách ly) băng phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM) Nhờ tiên bộ của =
phệ vi xứ lý và công nghệ bán dân lực hiện nay, tân sô chuyên mạch xung có thê
&
công ñ
lên tới dai tần số siêu âm nhằm giảm tiếng ồn cho động cơ và giảm tốn thất trên lõi sắt động cơ
Hệ thống điện áp xoay chiều 3 pha ở đầu ra có thể thay đổi giá trị biên độ và tần số vô cấp tuỳ theo bộ điều khiến Theo lý thuyết, giữa tần số và điện áp có một quy luật nhất
định tuỳ theo chế độ điều khiển Đối với tải có mô men không đổi, tỉ số điện áp - tần số
là không đổi Tuy vậy với tải bơm và quạt, quy luật này lại là hàm bậc 4 Điện áp là hàm bậc 4 của tần số Điều này tạo ra đặc tính mô men là hàm bậc hai của tốc độ phù hợp với yêu cầu của tải bơm/quạt do bản thân mô men cũng lại là hàm bậc hai của điện ap
4:Bộ biến tần nguồn áp 3 pha (điều khiến gián tiếp)
4.1:Cầu tạo
-Cầu tạo của bộ biến tần gián tiếp gồm bộ chỉnh lưu với chức năng chỉnh lưu điện áp
xoay chiều với tần số cô định ở ngõ vào và bộ nghịch lưu thực hiện việc chuyển đổi điện áp (or dòng điện chỉnh lưu) sang điện áp (or dòng điện xoay chiều) ở ngõ ra bằng cách này ta có thể điều chỉnh tần số ra một cách độc lập không phụ thuộc tấn số vào 4.2:Phạm vi ứng dụng
Các bộ biến tần gián tiếp thường được hoạt động với công suất từ vài kW đến vài trăm
kW.Phạm vi hoạt động của tần số là từ vài chục Hz đến vài trăm Hz Với công suất tối
đa có thể lên tới vài MW và tần số tối đa có thể lên tới vài chục Khz (trong kỹ thuật
Trang 225:B6 bién tan gian tiép So dé mach Lf | | _| = rs, a x ay S Loy ( M BCL Rb z | Li
Hình 2.3: Bộ biến tấn gián tiếp
5.1:Mach trung gian một chiều
-Có chứa tụ lọc với điện dung C; (khoảng vài ngàn ¿ F) mắc vào ngõ vào của bộ nghịch lưu Điều này giúp cho mạch trung gian hoạt đông như nguồn điệm áp.tụ điện cùng với cuộn cảm L¿ của mạch trung gian tạo thành mạch lọc nắn điện áp chỉnh lưu.Cuộn kháng L¿ có tác dụng nắn dòng chỉnh lưu.Trong nhiều trương hợp cuộn kháng L; không xuất hiện trong cấu trúc mạch và tác dụng nắn đòng của nó được có thay thế bằng cảm kháng tản máy biến áp cấp nguồn cho bộ chỉnh lưu.Do tác dụng của diode nghịch đảo bộ chỉnh lưu,áp đặt trên tụ chỉ có thể đạt các giá trị dương.Ngoài ra tụ điện còn thực hiện chức năng trao đổi năng lượng ảo giữa tải của bộ chỉnh lưu và mạch trung gian
bằng cách cho phép dòng 1a; thay đối chiều nhanh không phụ thuộc vào chiều dong tg)
5.2:B6 nghich lwu ap
Trang 23Š.3:Bộ chỉnh lưu
-Có rất nhiều dạng khác nhau.mạch tia,mạch cầu một pha hoặc ba pha Thông thường ta hay gặp mạch cầu ba pha.Nếu như bộ chỉnh lưu một pha và bộ nghịch lưu ba pha.bộ biến tần thực hiện cả chức năng bộ biến đổi tồng số pha.Khi áp dụng phương pháp điều
khiển theo biên độ cho điện áp tải xoay chiều ra bộ chỉnh lưu phải là bộ chỉnh lưu điều
khiên
Thông thường bộ chỉnh lưu có dạng không điều khiển,bao gồm các diode mac dạng
mạch cầu Độ lớn điện áp và tần số áp ra của bộ nghịch lưu còn có thể điều khiển thông
qua phương pháp điều khiển xung thực hiện trực tiếp ngay trên bộ nghịch lưu Ở chế độ máy phát của tải(chăng hạn khi hãm động cơ không đồng bộ) năng lượng hãm được trả
về cho mạch một chiều và nạp cho tụ lọc C;Năng lượng nạp về trên tụ làm cho điện áp của nó tăng lên,và có thê đạt giá trị lớn gây quá áp Để loại bỏ hiện tượng quá áp trên tụ
C; một số biện pháp sau đây có thể thực hiện.Phương pháp đơn giản nhất là tác dụng đóng mạch xả điện áp trên tụ qua một điện trở mắc song song với tụ Việc đóng mạch xả
tụ đượcthực hiện nhờ công tắc bán dẫn S (hình 2.3),chăng hạn điều khiến áp tụ giữa hai
giá trị biên,dựa theo kết quả so sánh giá trị điện áp đo được trên tụ với một giá trị điện áp đặt trước cho phép
-Một biện pháp khác là đưa năng lượng quá áp trên tụ C¡ về nguồn lưới điện xoay
chiều.Trong trường hợp này bộ biến tần được trang bị bộ chỉnh lưu kép(Hình 2.4).Khả
Trang 24A — Cï => h ( ° M \ 2É | —” x nm IL _] sen -h -
Hình 2.4: Biến tần với bộ chỉnh lưu kép
-Xu hướng nâng cao chất lượng điện năng bằng cách sử dụng chỉnh lưu điều rộng xung (boost PWM Rectifier) đã cho phép trả công suất về nguồn với hệ số công suất cao (gần nhu bang 1),(Hinh 2.5).Dòng điện đi qua nguồn lưới xoay chiều có dạng gần như sin và cùng pha với điện áp xoay chiêu | may Lt Ly k ý M ) Fy ‡ | kị k3‡rki ry — |
Hình 2.5:Bộ chỉnh lưu điều rộng xung
5:Giới thiệu sơ đồ khối hệ thống biến tần động cơ
+Hệ thong bộ biến tân nguồn áp-động cơ
Trừ trường hợp cần tối thiểu hoá tổn hao trên động cơ khi tải thấp ,phương pháp điều
Trang 25-Với tần số cao hơn định mức,giữ điện áp Stator là không đôi (và bằng định mức)
Tương tự hệ thống điều khiển động cơ DC,dòng điện của bộ biến tần được hạn chế nhờ
vòng hồi tiếp âm dòng hoặc mạch hạn chế đòng điện.Dòng điện cũng được hạn chế gián tiếp thông qua việc điều khiển tốc độ trượt của động cơ.Lưu ý rằng khi từ thông động cơ được giữ không đổi ,với một giá trị xác định của dòng Stator,tốc độ trượt của
động cơ là hằng số.Do đó,trong vùng từ thông không đổi nếu giá trị của tốc độ trượt của động cơ bị hạn chế ở một giá trị nào đó dòng Stator của động cơ cũng bị giới hạn ở mức
tương ứng.Cũng cần lưu ý rằng để động cơ hoạt động ở hệ số công suất và đạt hiệu quả cao,khả năng cung cấp momen tốt,tốc độ trượt của động cơ cần nhỏ hơn giá trị tốc độ
trượt tại momen tới hạn của động cơ
-Với nhiều hệ thống truyền động,nhất là các hệ thống có moment quán tính cao.hệ thống cần có khả năng làm việc ở chế độ hãm Đó là vì động cơ làm việc ở chế độ trượt âm sẽ trở thành máy phát và năng lượng do động cơ sinh ra lúc này sẽ trở thành sẽ nạp cho tụ lọc ở ngõ ra chỉnh lưu của bộ biến tần.Khi hệ thống không làm việc ở trạng thái hãm, điện áp trên tụ lọc này có thể tăng cao gây ra hỏng các linh kiện bán dẫn trong
mạch động lực và mạch điều khiển Tuỳ theo cấu trúc cúa bộ biến tần chế độ hãm có thể
là hãm động năng hoặc hãm tái sinh
- Ở hình sau (Hình 2 9) là sơ đồ khối của bộ biến tần kiểu điều rộng xung (PWM) làm
việc theo quy luật V/f=const và có thể hoạt động ở chế độ hãm động năng
Trang 26-Từ tần hiệu tần số f, điện áp ngõ ra V của bộ biến tần được tạo ra theo quy luật V=Kf+Vụ.Gía trị Vọ thường được chọn sao cho từ thông động cơ là định mức ở tốc độ là Zezo và giá trị K được trọn là sao cho điện áp ralà định mức ở tốc độ định mức (của động cơ).Khâu tạo trễ nhăm mục đích để tốc độ động cơ biến thiên kịp với sự thay đối của tốc độ đặt,nhằm tránh cho hệ thống dao động khi tốc độ đặt biến thiên.Khi động cơ
đang hoạt động và chế độ đặt giảm đi,hệ thống sẽ chuyển sang hệ thống hãm động năng.Một khoá bán dẫn sẽ được điều khiển đóng cắt tương ứng với mức điện áp DC
trên tụ lọc của bộ chỉnh lưu.Khi tốc độ của động cơ giảm xuống đến tốc độ đặt ,khi đó
hệ thống sẽ chuyền sang trạng thái động cơ
6: Một số điều lưu ý khi sử dụng biến tần
+ Tùy theo ứng dụng mà chúng ta lựa chọn bộ biến tần cho phù hợp, theo cách đó chúng sẽ chỉ phải trả một chỉ phí thấp mà lại đảm bảo độ tin cậy làm việc khi làm việc
+Tuỳ vào điều kiện kinh tế cho phép mà mỗi người sử dụng có thể lựa chọn cho mình
một loại biến tần phù hợp với mục đích sử dụng
+ Bên trong bộ biên tân là các linh kiện điện tử bán dẫn nên rất nhậy cảm với điêu kiện
môi trường, mà Việt Nam có khí hậu nhiệt đới nóng 4m nên khi lựa chọn chúng ta phải
chăc chăn răng bộ biên tân của mình đã được nhiệt đới hoá, phù hợp với môi trường khí
hậu Việt Nam
+Cần phải đảm bảo điều kiện môi trường lắp đặt như nhiệt độ, độ âm, vị trí
Các bộ biến tần không thể làm việc ở ngoài trời, chúng cần được lắp đặt trong tủ có không gian rộng, thông gió tốt (tủ phải có quạt thông gió), vị trí đặt tủ là nơi khô ráo
trong phòng có nhiệt độ nhỏ hơn 500°C, không có chất ăn mòn, khí øas, bụi ban, d6 cao
nhỏ hơn 1000m so với mặt nước biến
+ Đọc kỹ hướng dan str dung, nếu không hiểu hoặc không chắc chắn thì không tự ý mắc
Trang 27+ Nhờ các chuyên gia kỹ thuật của hãng cung cấp biến tần hướng dẫn lắp đặt, cài đặt
đê có được chê độ vận hành tôi ưu cho ứng dụng của bạn
+ Khi biên tân báo lỗi hãy tra cứu mã lỗi trong tài liệu và tìm hiểu nguyên nhân gây lỗi,
chỉ khi nào khắc phục được lỗi mới khởi động lại
+ Mỗi bộ biến tần đều có một cuốn tài liệu tra cứu nhanh,chúng ta nên ghi chép chỉ tiệt các thông sô đã thay đôi và các lôi mà chúng quan sát được vào cuỗn tài liệu này, đây là các thông tin rât quan trọng cho các chuyên gia khi khăc phục sự cô xảy ra với biên tân
Trang 28CHUONG:3
KEK
“LY THUYET CAC PHUONG PHAP
DIEU KHIEN TOC BO”
Trang 29TÓC ĐỘ
I:Các phương pháp điều khiến tốc độ
1: Điều khiển bằng cách thay đổi số Cặp cực 2: Điều khiển điện áp Stator
3: Điều khiến tần số
4: Điều khiển điện trở Roto
5: Điều khến công suất trượt Roto
(Hai phương pháp 4 và 5 chỉ áp dụng cho động cơ roto ây quấn Vì hiện nay 2 phương pháp này rất ít được sử đụng vì những lí do đã nêu)
Trang 301 2 3 4 5 a fi} fs fle W9: plefs _— I | iL ] aie —+—— Tả Hình 3.1.d: Đấu day stator tao 12 cuc lpn ae! pe AE edt D a Ï j a E s— ge Fy gl hư nàn ti + be) 4 B Hình 3.1L.e: Đấu nối tiếp | Ah bb on La SG ce gE sẽ ria 4 2 E -~—— NT HH, ¬ 4 ego gt nH, rn, in, ai = -+— ad a vỗ E Hình 3.1: Dau song song Hình 3.1:Các dạng nổi dây ở các cặp cực
-Với tần số lưới nguồn cho trước.tần số động bộ sẽ tỉ lệ nghịch với số đôi cực Vì thé
tần số động cơ có thê thay đổi bằng cách thay đổi tần số đôi cực.Việc thay đổi này do cầu trúc quấn dây và thực hiện ở giai đoạn chế tạo của nhà sản xuất Đối với động cơ khônf đồng b6 roto lồng sóc,cấu tạo của roto là đồng nhất không phụ thộc vào số đôi cực Vì thế thay đổi số cặp cực thực hiện trong các cuộn dây Stator Đối với động cơ
không đồng bộ Rotor day quan thay đổi số đôi cực phải thực hiện ở cả ở cuộn dây
rotor, điều này làm cho việc thực hiện trở nên rất phức tạp Vì vậy phương pháp này chủ yếu dung cho ĐCKĐB rotor lồng sóc.Một phương pháp quấn đơn giản là sử dụng 2 cuộn dây Stator khác nhau tương ứng với số đôi cực khác nhau.Tuy nhiên cách làm này rất tốn kém,vì vậy có một cách đơn giản và có hiệu quả kinh tế cao là sử dụng một cuộn dây Stotor với phân bô của nó trên nhiêu nhóm lõi từ.Thay đôi sô cặp cực sau đó sẽ
Trang 31tỉ số bằng 2.Hình 3.1.a mô tả đấu dây cho 1 pha cuộn Stator gồm 6 lõi tách thành 2
nhóm.Nhóm a-b gôm các lõi mang số lẻ (1-3-5) mắc nối tiếp.và nhóm c-d gồm các lõi mang số chăn (2-4-6) mắc nồi tiếp nhau.Băng cách đấu dây 2 nhóm vừa nêu theo dang nối tiếp hoặc song song.Cấu trúc đấu dây vùa nêu tạo nên 6 cực.Nếu dòng điện đi qua các lõi a-b bị đảo chiều (Hình 3.1.b) và các lõi mang cùng cực tính N.từ thông từ cac cực N này sẽ tìm đường dẫn qua các khoảng không khí giữa các cực và tạo thành các cực S ở khoảng không giữa các cực Động cơ trong trường hợp vừa nêu tạo nên phân bố từ thông với 12 cực Hinh 3.2.b:12-poles Hình 3.2c: Đặc tính cơ B- pale a ' we a e b d 12-pole Bs TD a7 ™ a ị ⁄ B o M Hình 3.2.đ:6-poles Hình 3.2.c:12-poles Hình 3.2.f- Đặc tính cơ Hình 3.2:Các loại phân bố cực
2: Điều khiển điện áp Stator
-Gia thiết rằng điện áp ba pha đặt lên động cơ là hình sin, đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ khi thay đổi biên độ điện áp Stator (giữ nguyên tần số).Lưu ý là tốc độ
ứng với Mia cua đông cơ không hề thay đổi theo công thức sau
a (3.1)
Trang 32Tuy nhiên giá trị của M„a„ lại giảm tỉ lệ với bình phương của điện áp Stator theo công thức sau 5 M = U R, (3.2) 9 ỊA + *) +(x, 4.x) 3S Ss
Hệ thống này thường dung với tải là bơm hoặc quạt gió và sử dụng động cơ loại có độ
trượt định mức cao(sdm cỡ 0,1-0,2) như động cơ lớp D
Trang 33a/Nguyên lý hoạt động M Hình 3.4: Đặc tính cơ khi điều khiển điện áp Stator
-Khi thay đổi điện áp Stator của động cơ đặc tính cơ của động cơ bị thay đổi và qua đó ta có thê điều khiên được tôc độ động cơ
-Phương trình đặc tính cơ của động cơ có momen tỉ lệ với bình phương điện áp 2 M==——————` 0, 2 (3.3) ° [2+] +(x, +¥:) Với tham số biến thiên là điện áp stator U Đặc tính cơ có momen giảm dan theo binh
phương điện áp stator.Momen cực đại xảy ra tại cùng giá trỊ Smạ„ khi U thay d6i va Simax chỉ phụ thuộc vào sự thay đổi điện trở roto
a (3.4)
X?+Íx.+x;}
Ưu điểm của phương pháp này là tính điều khiển đơn giản
+Phạm vi điều khiển vận tốc:
Trang 34rotor dây quấn Điện trở phụ mạch rotor hoặc có giá trị cố định hoặc có giá trị thay đổi
nhảy cấp(2 hoặc 3),hoặc thay đối nhuyễn Để bảo vệ động cơ chạy quá tải truyền động
có trang bị mạch điều chỉnh dòng điện.Gọi ¡;„ là dòng điện cực đại cho phép qua
mạch rotor quy đổi sang rotor,phạm vi điều khiển vận tốc động cơ có thẻ thiết lập bởi
ham qua hé (s,Minax) như sau
„2 > [2
P, _ M vax Qo, — 3.R: Tax => My = 3.8; “max — M om Sim (3.5)
Ss SO, Ss
Đồ thị đường cong giới thiệu phạm vi điều khiển vận tốc động cơ được vẽ kèm theo trên đồ thị (hinh:14).R6 ràng răng khi sử dụng điện trở phụ mạch rotor #;„ thì phạm vi
điều chỉnh tốc độ sẽ tăng theo hàm
> > „2
M ye = 2A + Roy Mi (3.6)
Nếu động cơ mang tải gián đoạn ngắn hạn lặp lại khả năng quá tải và từ đó giá trị
ngược dòng rotor cực đại cho phép có thể thiết lập lớn hơn và phạm vi điều khiển vận
tốc vì thế được điều khiển rộng hơn
b:Mạch điều khiển điện áp Stator
-Với động cơ nhỏ ta có thể sử dụng máy biến áp tự ngẫu đề điều khiển điện áp
siator [hông thường mạch bộ biến đổi điện áp xoay chiều điều khiển pha dùng thyristor được sử dụng.Cho trường hợp công suất nhỏ,có thể sử dụng triac thay thế cho thyristor.Ví dụ quạt điện (1 pha) có tốc độ được điều khiển bằng cách thay đổi góc kích cho triac.Mạch điều chỉnh tốc độ này thường được sử dụng yêu thích hơn mạch dùng
điện trở
Bộ điều khiến điện áp AC ba pha được sử dụng để điều chỉnh tốc độ máy quạt công nghiệp 3 pha,máy bơm 3 pha Động cơ có thể được đấu sao hay tam giác.Sơ đồ nguyên
ly mach diéu khién điện áp Stator sử dụng bộ biến đổi điện áp xoay chiều 3 pha được
trình bày ở hình sau (Hình:3.5).Với động cơ công suất nhỏ,mỗi cap SCR Song song ngược có thể thay bằng Triac.Hình 3.5.a chỉ sử dụng cho động cơ đầu sao (Y) hay tam
Trang 35gây nên tổn hao phụ trong động cơ Với sơ đồ kích dạng hình 3.5.a,góc kích ơ tính từ thời điểm áp pha qua điểm zero Với sơ đồ 3.5.b góc kích ơ tính từ thời điểm áp đây qua zero -Góc kích tới hạn của mạch (hình 3.5) được tính bởi công thức th X = tan! —# 3.7 a an R ( )
Trong đó R„tjX„=Z:Tổng trở vào của động cơ không đồng bộ.Với góc kích a<a,,,dién áp đặt lên động cơ không đổi và bằng điện áp lưới(bỏ qua sụt áp trên linh kiện) dòng qua động cơ là liên tục.Dòng và áp trên động cơ lúc này có dạng hình sin Với œz>z„,dòng qua động cơ là dòng gián đoạn,và áp đặt lên động cơ giảm khi œz tăng Điện áp đặt lên động cơ bằng zero khi góc kích œtăng tương ứng với hình
3.5.a và 3.5.b là 150” và 180” Vì để điều khiển được điện áp của động cơ thì dòng ở
động cơ phải ở chế độ gián đoạn,hơn nữa,tổng trở của động cơ biến thiên theo độ trượt s nên việc giải tích hệ thống bộ biến đối dòng-áp xoay chiều động cơ không đồng bộ trở nên vô cùng phức tạp và đặc tính cơ lúc này sẽ khác đi nhiều so với khi ta giả thiết điện
áp sfator là hình sin như hình 3.3.Mạch động lực như ở hình 3.5 chỉ cho phép động cơ
làm việc ở chế độ động cơ (phần tư I) và chế độ hãm ngược (phần IV).Mạch hình 3.6
cho phép động cơ làm việc ở 4 góc phần tu.Trong mach hinh 3.6.b cac cap thyristor
A,B và C cho phép hệ thống làm việc ở góc phân tư L.và IV ,khi đó đặc tính cơ của hệ thống tại một giá trị điện áp ra nào đó vẽ trên hình 17 bằng đường nét liền Tả i we | cys eo hs Aw ey ` fae , % AAA, po ‘ & oo + 4 ey PTS st Yo le ' Ae ụ Tả TS ` a (is _ sl
ae ge so ood rn A pe og” Re AA, A ;
bee oy Tee ’ iyi Le sa : ¬_ `: TS Tả ị rE wens me wl
: Đảm he Bet © TT HƯỚNG bến Begg
a a a * \ ự * SBA Xượ ens
Lhe Sot fr! z ì
a3
Trang 36k 1 nh : i ` NÓ : i ii | A, ay aig Yo tt | si * H&G + i fp be sane py ¬ ị A ark #1 : : Ne a 7 De PR ee bà LÊN cử £ ấ VƯƠN eo 7 ¬ ‘oe B Tin, Ỳ a oe f kp ¬ AS pod > _ ST i mer ven L : my — ị Ce eae, T là (c4 7 & ¿ ` c2 8 ee] 2 E -$ 4 => Hình 3.6: Điều khiển điện áp Stator hoạt động ở cả 4 góc phân tư ay * Chế “lộ làng lì Hước 2 Chhẻ độ đăng ov & tan + L Ặ | i M “hủ độ đẳng dạ Chế độ hán ngược Hình 3.7: Đặc tính cơ của hệ thống hình 3.6
Cần chú ý rằng tại hình 3.6.b,khi đảo pha,cần phải đảm bảo rằng bộ thyristor mới chỉ được kích dẫn khi bộ thyristor mới đã tắt hồn tồn(khơng được phép để 2 bộ thyristor cùng dẫn tại I thời điểm) để tránh trường hợp ngắn mạch các pha -Dạng đầy đủ và đối xứng khi các nhánh pha chứa 2 thyristor đều được điều khiển theo
cả 2 chiều dòng điện;dạng đầy đủ và không đối xứng khi mỗi nhánh pha chỉ có 1 linh
kiện được điều khiển (SCR),nhánh còn lại chứa các linh kiện không được điều khiển
Trang 37ĐIỂU KHIÊN TAI DỤNG - DONG TAI 01 ‡ điểu khiển hoàn | R Sư ec— Sg 04 tei st! : š (a} : tồn § SGR é
L 2x arg U Go ving không điều
2 al khiến được áp tải
Tu vất 0SUj(ø)<4U 1a)
3 Š
Q2 | điểu khiển bán | 8 0<a< T7 OSU (ets lúa)
phân (25CH, 3 T6
diode} L Found U ub vững không điều
2 al khiến được áp lãi
z, ix OSU fads 1,(a) : = xe x, F V ới U,,U:La biên độ,trị hiệu dụng điện áp của mỗi pha nguôn AC, Un= 42U (v)
Bảng biểu 3.1:Bộ biến đối điện áp xoay chiếu 3 pha dung SCR -Bộ điều khiến vận tốc động cơ dạng này còn dùng để khởi động động cơ.Qúa trình các đại lượng, điện áp,dòng điện và moment động cơ khi mặc động cơ vào
bộ biến điển áp xoay chiều 3 pha dạng đầy đủ như hình vẽ (Hình vẽ:3.8) Tusa Điện sp pha stator m VỮNG VN N Cư NG VỰNG VN TT N VN vn 1l Ax XI Xx xế Xx NZ NZ Ms Ai ° Ñ ¡ca Dang dién pha stator 4¬ -Í| au ea er, — wath wat wa N ens irae OF ` XS == Taw — Te co Tet c^~ -1¬
4¬ ® ira Deéng dién mach rotor
Trang 38-Sự ảnh hưởng của sóng hài bậc cao thể hiện rõ nét lên tất cả các qua trình.Dòng điện qua sfator bị gián đoạn và mức độ song hài xuất hiện phụ thuộc vào tham
số điều khiển (góc kích œ),và tham số hoạt động của tải (trở kháng,sức điện động,vận tốc động cơ),vì lượng song hài bậc cao xuất hiện khá lớn và có tần số
thay đổi gây ra các hệ quả không tốt nên phương pháp điều khiển vận tốc động cơ này chủ yếu áp dụng cho các động cơ có công suất vừa và nhỏ Để đạt phạm vi điều chỉnh tốc độ lớn phương pháp chỉ áp dụng cho một số tải có momen thay đôi theo vận tôc như quạt,máy bơm
c: Điêu khiên đảo chiêu và các chê độ hãm
Hệ truyền động có thể đảo chiều quay bằng cách sử dụng các cấu trúc mạch kết hợp như trên hình 3.6,công tắc K; cho phép động cơ quay tho chiều đương,và công tắc Ky cho phép động cơ đảo chiều quay ngược lại(hình 3.6.a).Dòng điện stator được đưa về zero trước khi chuyển đổi vai trò công tắc.Cấu trúc trên thuận
lợi cho việc thực hiện vai trò hãm ngược.Bộ biến đổi phải được thiết kế dòng sao
cho phải chịu được dòng hãm ngược đôi khi lớn hơn dòng định mức Cấu trúc đảo chiều quay va him ngược sử dụng khoá bán dẫn được mơ tả trên hình 3.6.b.Các khố S¡.Sz,Sz cho phép điều khiển vận tốc theo chiều thuận.và S¡,S¿S; cho phép điều khiến vận tốc theo chiều ngược.Khi thực hiện chuyển mạch từ Saz„S; sang S4 Š; để tránh hiện tượng ngắn mạch xảy ra cần đảm bảo các
linh kiện Sa„Š có đủ thời gian khôi phục khả năng khoá trước khi thực hiện kích đóng linh kiện S4.Ss
-Nếu thực hiện điều khiển góc kích thyristor để giảm dòng điện hãm,moment hãm có thể sẽ không đủ lớn để hãm nhanh.Trong trường hợp này có thể xử dụng hãm động năng dùng nguồn kích từ DC.Ngoài các cấu trúc hãm động năng đối
với bộ điều khiển điện áp AC ta có thể tận dụng linh kiện bộ biến đổi để thực
Trang 39được sử dụng để tạo nguồn DC.Mạch tương đương có thể rút gọn lại ở dạng bộ
chỉnh lưu tia 2 xung với diode zero
M
Hinh 3.9:Mach chuyén trang thai ham
3: Điều khiến tần số động cơ không đồng bộ với bộ biến tần nguồn áp
-Tốc độ đồng bộ của động cơ không đồng bộ tỉ lệ trực tiếp với tần số nguồn cung
cấp.Do đó khi ta thay đổi tần số cung cấp cho động cơ sẽ kéo theo sự thay đổi
của tốc độ đồng bộ,mà tương ứng là tốc độ động cơ
-Sức điện động cảm ứng trong Stator ,E.tỉ lệ với tần số cung cấp và từ thông
trong khe hở không khí (airglap-flux) theo công thức sau
B=4 44 $W KB i Bmax (3.8)
Trong do:
W¡:Số vòng dây một pha Stator
Kau::Hệ số dây quấn của một pha Stator
®mạ„:Biên độ từ thông của từ trường quay
Trang 40được thiết kế làm việc định mức tại “điểm cánh nhỏ”(knee-point),của đặc tuyến từ hoá,sự gia tăng từ thông sẽ dẫn đến bão hoà mạch từ Điều náy làm cho dòng từ hoá tăng, kéo theo méo dạng dòng và áp cung cấp,gia tăng tổn hao lõi,và tốn hao đồng stator gây lên tiếng ồn cơ tần số cao.Ngược lại khi từ thông khe hở không khí giảm dưới định mức,sẽ làm giảm đi khả năng tải của động cơ Vì vậy việc giảm tân số động cơ xuống dưới tần số định mức thường đi đôi với việc giảm điện áp pha V sao cho từ thông trong khe hở không khí được giữ không đổi.Khi động cơ làm việc với tần số lớn hơn định mức thi ta phải giữ cho áp cung cấp không đổi và bằng định mức,do giới hạn của cách điện stator hoặc của điện áp nguôn Trong phần giải tích tiếp theo ta gọi _ Sf 3.9 a 7 (3.9) Vol: + f:Tan sé lam viéc +fđm:Tần số định mức của động cơ
3.1:Hoạt động với tần số dưới định mức(a<1)
Như ta đã biết thường động cơ được điều khiển hoạt động với từ thông không đổi.Từ thong động cơ là không đổi nếu dòng từ hoá được giữ có định với mọi