bộ bài tập ứng dụng cho môn học cơ sở truyền động điện, chương 7 pdf

-Điều chỉnh tốc độ của động cơ điện chính là tạo ra các đặc tính cơ của phụ tải với tốc độ mong muốn.. Các chỉ tiêu chọn lựa phương pháp điều chỉnh -Độ cứng của ĐTC điều chỉnh: -Độ bằng

Chương 7:

ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ TRONG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN

I Khái niệm:

-Để điều chỉnh tốc độ thì chúng ta điều chỉnh tỷ số truyền (cơ khí) mà tốc độ của động cơ như cũ

-Điều chỉnh tốc độ của động cơ điện chính là tạo ra các đặc tính

cơ của phụ tải với tốc độ mong muốn

II Các chỉ tiêu chọn lựa phương pháp điều chỉnh

-Độ cứng của ĐTC điều chỉnh:

-Độ bằng phẳng khi điều chỉnh

(độ êm khi điều chỉnh, độ tĩnh)

-Độ cứng đánh giá bởi 2 cấp tốc độ kề nhau

 = nni

i +1  1 [<1, >1]

-Với mắt thường không phân biệt được nếu   1 nhiều, thì người ta gọi là điều chỉnh thô, nhảy cấp

-Phạm vi điều chỉnh:

Là tỷ số giữa tốc độ lớn nhất và tốc độ bé nhất mà phương pháp điều chỉnh đó có thể thỏa mãn được

D = nnmax

min

* Hướng điều chỉnh:

Nói lên phương pháp điều chỉnh đó, nó sẽ cho chúng ta tốc độ mới, sẽ lớn hơn, hoặc nhỏ hơn tốc độ cơ bản khi động cơ làm việc trên đường đặc tính tự nhiên

* Tính kinh tế của phương pháp điều chỉnh:

Giá thành ; hiệu suất động cơ cao hoặc thấp

Phương án điều chỉnh đơn giản hoặc phức tạp và dễ thay thế

III ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU.

Từ phương trình cơ bản và sơ đồ nguyên lý của động cơ điện

n = U - I C u .R

e

Ta thấy có các phương pháp có thể làm thay đổi tốc độ động cơ :

- Thay đổi trị số điện trở phụ trong mạch phần ứng động cơ

- Thay đổi từ thông kích thích của động cơ (Thay đổi Rfk hoặc thay đổi Ikt bằng nguồn riêng)

- Thay đổi điện áp nguồn cung cấp cho phần ứng của động cơ

- Thay đổi sơ đồ đấu dây nguyên lý (sơ đồ rẽ mạch phần ứng động cơ) Thực chất của phương pháp này đó là sự thay đổi có tính chất tổng hợp các giá trị điện trở phụ trong mạch làm việc của động cơ

Ở đây chỉ xem xét trên cơ sở các chỉ tiêu điều chỉnh tốc độ đối với từng phương pháp cụ thể

1 Điều chỉnh tốc độ bằng phương pháp thay đổi điện trở phụ nối tiếp trong mạch phần ứng của động cơ

Từ dạng đặc tính cơ với 3 giá trị điện trở phụ khác nhau:

Rf = 0 : đặc tính tự nhiên

Rf1 > Rf : đặc tính nhân tạo 1

Rf2 > Rf1 : đặc tính nhân tạo 2

v 1

n o R f = 0

R f1

M c1

M c2 R f2

H.III.4 Dạng đặc tính cơ

R f < R f1 < R f2

Mc1 : Phụ tải quạt gió

M c2 : Phụ tải máy phát

cho điện trở

M c3 : Phụ tải thế năng.

2 <  1 <  đm

M c3

I ư

Cho nhận xét như sau:

 Phạm vi điều chỉnh D phụ thuộc vào dạng và giá trị của phụ tải

 Đặc tính cơ khí điều chỉnh mềm hơn đặc tính cơ tự nhiên, giá trị điện trở phụ Rf càng lớn thì  càng giảm, và độ ổn định tốc độ của hệ thống càng kém đi

 Chỉ điều được những tốc độ dưới tốc độ cơ bản

 Độ bằng phẳng K khi điều chỉnh kém vì khó thay đổi giá trị điện trở phụ một cách vô cấp

 Tổn hao năng lượng lớn vì dòng điện trong mạch phần ứng có giá trị lớn, thiết bị cồng kềnh, có khối lượng lớn, giá thành thiết bị cao nên vốn đầu tư cao

.2 Điều chỉnh tốc độ bằng phương pháp giảm từ thông kích thích

n

M c1

M c2

M

đm

1 <  đm

H.III.5 Họ đặc tính cơ khi điều chỉnh tốc độ bằng giảm từ thông

- Dạng đặc tính cơ với các loại phụ tải khác nhau

- Nhận xét phương pháp

 Phạm vị điều chỉnh D phụ thuộc vào dạng phụ tải và cả giá trị phụ tải Ngoài ra D còn phụ thuộc cả vào các yếu tố về độ bền cơ khí, quá trình phát nhiệt do dòng điện phần ứng tăng làm xấu quá trình đảo chiều, thông thường D có giới hạn hẹp

 Độ cứng  giảm nhanh khi điều chỉnh và thường nhỏ hơn  tự nhiên, gây nên sự hạn chế phạm vi điều chỉnh D

 Có thể và thường dùng để điều chỉnh tốc độ trên tốc độ cơ bản

 Độ bằng phẳng K khá cao vì điện trở điều chỉnh Rkt có công suất nhỏ, chỉ dùng điều chỉnh dòng kích từ nên dễ dàng trong việc thay đổi trị số điện trở của mỗi cấp điều chỉnh

 Tổn hao năng lượng ít, thiết bị có kích thước nhỏ, vốn đầu

tư thấp

.3 Điều chỉnh tốc độ bằng phương pháp rẽ mạch phần ứng

- Dạng đặc tính cơ với các loại phụ tải khác nhau

- Nhận xét phương pháp:

 phương pháp phức tạp vì thường phải điều chỉnh đồng thời cả Rf và Rs trong mạch phần ứng

 Tổn hao năng lượng lớn

 Có thể tạo ra những đường đặc tính có tốc độ thấp nhưng có độ cứng  tương đối cao, mặc dù vẫn nhỏ hơn độ cứng  trong đặc tính tự nhiên

 Thường dùng cho các hệ thống có yêu cấu dừng chính xác

4 Điều chỉnh tốc độ bằng phương pháp thay đổi điện áp nguồn cung cấp

- Dạng đặc tính cơ tổng quát với các loại phụ tải khác nhau

- Nhận xét phương pháp tổng quát:

 Để thay đổi điện áp đặt lên phần ứng động cơ có thể dùng các bộ nguồn có điều chỉnh

 Hệ thống máy phát động cơ

 Các bộ chỉnh lưu có khống chế

 Các bộ khuếch đại từ có van một chiều

 Chỉ điều chỉnh dưới tốc độ cơ bản và có thể đảo chiều quay động cơ nhẹ nhàng

 Độ cứng đặc tính cơ tương đối cao, có khả năng tạo ra đặc tính cơ có độ cứng tuyệt đối cứng nếu dùng các khâu phản hồi

 Phương pháp có thể nâng cao chất lượng trong điều chỉnh và mở rộng phạm vi điều chỉnh nhờ các hệ thống phát triển nhằm ổn định hóa tốc độ

 Đây là phương pháp phổ biến trong các hệ thống truyền động điện hiện đại

III.MỘT SỐ HỆ THỐNG THÔNG DỤNG ĐỂ MỞ RỘNG PHẠM VI ĐIỀU CHỈNH VÀ NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG TỐC ĐỘ ĐỐI VỚI ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU :

1 Hệ thống máy phát động cơ có máy phát kích từ độc lập

2 Hệ thống máy phát động cơ có máy điện khuếch đại tự kích

3 Hệ thống máy phát động cơ có máy điện khuyếch đại từ trường ngang :

4 Hệ thống máy phát động cơ có đặc tính máy xúc :

5 điều chỉnh tốc độ động cơ bằng các hệ thống có khuếch đại từ

6 Điều chỉnh tốc độ động cơ bằng các hệ thống chỉnh lưu có điều khiển :

7 Điều chỉnh tốc độ động cơ bằng bộ biến tần (nghịch lưu) :

IV Điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ:

1 Điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ bằng cuộn kháng bão hòa

* Từ các biểu thức :

Mt = 2n3U21f

o

9.55*Xn

St = R2' /Xn

* Ta thấy rằng nếu thêm điện kháng phụ vào mạch Stator ta sẽ có :

Mt = 3U

2 1f

2no

9.55 * (Xn + Xf)

St = XR2'

n + Xf

Như vậy , khi tha đổi trị số điện kháng phụ (Xf) sẽ làm giá trị moment tớii hạn và độ trượt tới hạn của động cơ đều thay đổi và nhờ đó làm thay đổi tốc độ của động cơ

Để có thể thay đổi trị số điện kháng phụ trong 1 phạm vi rộng và bằng phẳng người ta sử dụng các cuộn kháng bảo hòa

2 Điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi số đôi cực từ

no = 60.fp và n = n1 o (1 – S)

Khi thay đổi số đôi cực từ p sẽ làm no thay đổi và do đó sẽ làm thay đổi tốc độ động cơ n

Muốn thay đỏi số đôi cực P người ta thay đổi cách nối trong cuộn dây stator của động cơ Thực chất là làm thay đổi chiều dòng điện đi trong các bối dây của mỗi pha Stator động cơ

a/ Đổi nối từ hình sao 8 cực (Hình Y với p = 4) sang hình Y 4 cực với p = 2 :

+ Ta có :

- Tốc độ động cơ : noy4 = 2noy8

- Moment sinh ra của động cơ :

My4 = 9550n

y4 * Py4 = 12 * 9550n

y8 * Py8 = 12 My8

* Công suất của động không thay đổi Py8 = Py4

b/ Đổi nối từ hình sao 8 cực sang hình sao kép 4 cực :

Ta có :

Tốc độ của động cơ : noyy4 = 2noy8

Moment động cơ M2y4 = My8

Công suất của động cơ Pyy4 = 2Py8

Do đó, phương pháp này thường dùng cho hệ thống truyền động có yêu cầu moment là hằng số trong quá trình điều chỉnh tốc độ

c/ Đổi nối từ đấu hình Y kép (hình 2Y với p = 2) sanh đấu hình tam giác 8 cực (hình tam giác với p = 4):

+ Ta có :

CosYY = Cos

- Ta sẽ có : PYY = 2/ 3 * P= 1,15 P

- Tốc độ động cơ sẽ là : noYY4 = 2no8

- Moment động cơ, trong trường hợp nếu coi PYY  P :

MYY = 1/2 M

3/ Điều chỉnh tốc độ động cơ bằng phương pháp thay đổi tần số nguồn cung cấp :

4/ Điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ bằng phương pháp xung :