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

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 tónh) -Độ cứng đánh giá bởi 2 cấp tốc độ kề nhau.  = n i n 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 = n max n 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 u .R  C e  Ta thấy có các phương pháp có thể làm thay đổi tốc độ động cơ : - Thay đổi trò số điện trở phụ trong mạch phần ứng động cơ - Thay đổi từ thông kích thích của động cơ. (Thay đổi R fk hoặc thay đổi I kt 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 trò 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 trò điện trở phụ khác nhau: R f = 0 : đặc tính tự nhiên R f1 > R f : đặc tính nhân tạo 1 R f2 > R f1 : 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 M c1 : 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 trò của phụ tải.  Đặc tính cơ khí điều chỉnh mềm hơn đặc tính cơ tự nhiên, giá trò điện trở phụ R f càng lớn thì  càng giảm, và độ ổn đònh 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 trò điện trở phụ một cách vô cấp.  Tổn hao năng lượng lớn vì dòng điện trong mạch phần ứng có giá trò lớn, thiết bò cồng kềnh, có khối lượng lớn, giá thành thiết bò 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 vò điều chỉnh D phụ thuộc vào dạng phụ tải và cả giá trò 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 R kt có công suất nhỏ, chỉ dùng điều chỉnh dòng kích từ nên dễ dàng trong việc thay đổi trò số điện trở của mỗi cấp điều chỉnh.  Tổn hao năng lượng ít, thiết bò 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 R f và R s 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 đònh 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 LƯNG 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 (nghòch 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 : M t = 3U 2 1f 2n o 9.55 *X n S t = R 2 ' /X n * Ta thấy rằng nếu thêm điện kháng phụ vào mạch Stator ta sẽ có : M t = 3U 2 1f 2n o 9.55 * (X n + X f ) S t = R 2 ' X n + X f Như vậy , khi tha đổi trò số điện kháng phụ (X f ) sẽ làm giá trò 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 trò 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. n o = 60.f 1 p và n = n o (1 – S) Khi thay đổi số đôi cực từ p sẽ làm n o 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 : n oy4 = 2n oy8 - Moment sinh ra của động cơ : M y4 = 9550 n y4 * P y4 = 1 2 * 9550 n y8 * P y8 = 1 2 M y8 * Công suất của động không thay đổi P y8 = P y4 b/ Đổi nối từ hình sao 8 cực sang hình sao kép 4 cực : Ta có : Tốc độ của động cơ : n oyy4 = 2n oy8 Moment động cơ M 2y4 = M y8 Công suất của động cơ P yy4 = 2P y8 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 : P YY = 2/ 3 * P  = 1,15 P  - Tốc độ động cơ sẽ là : n oYY4 = 2n o8 - Moment động cơ, trong trường hợp nếu coi P YY  P  : M YY = 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 : . độ động cơ bằng các hệ thống chỉnh lưu có điều khiển : 7. Điều chỉnh tốc độ động cơ bằng bộ biến tần (nghòch lưu) : IV. Điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ: 1. Điều chỉnh tốc độ động cơ. trong mạch phần ứng động cơ - Thay đổi từ thông kích thích của động cơ. (Thay đổi R fk hoặc thay đổi I kt bằng nguồn riêng). - Thay đổi điện áp nguồn cung cấp cho phần ứng của động cơ. - Thay. 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