Báo cáo nghiên cứu khoa học: "MỘT PHƯƠNG PHÁP KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ" potx

MỘT PHƯƠNG PHÁP KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ A METHOD OF STARTING INDUCTION MOTORS TRẦN VĂN CHÍNH Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng TÓM TẮT Bài báo trình bày một phương ph

MỘT PHƯƠNG PHÁP KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ

KHÔNG ĐỒNG BỘ

A METHOD OF STARTING INDUCTION MOTORS

TRẦN VĂN CHÍNH

Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng

TÓM TẮT

Bài báo trình bày một phương pháp giảm dòng điện mở máy nhờ tụ điện nối song song với động cơ không đồng bộ Phương pháp này đặc biệt có ích khi khởi động động cơ trong hệ có công suất hữu hạn, như hệ máy phát - động cơ ở các trạm bơm điện

ABSTRACT

This paper shows a method to reduce the starting current of induction motors It is very useful for the motors connected to a network with limited power, for example the generator-motor systems in hydraulic pumping stations

1 NỐI THÊM TỤ ĐIỆN KHI MỞ MÁY

Động cơ không đồng bộ roto lồng sóc là loại động cơ được dùng nhiều trong thực tế Một trong các vấn đề đối với động cơ này là dòng điện khởi động thường khá lớn Một số phương pháp giảm điện áp được dùng để hạn chế dòng điện khởi động Các phương pháp này đòi hỏi một số thiết bị để hạn chế dòng điện mở máy [1] Các phương pháp mở máy đang dùng thực hiện việc tăng tổng trở toàn mạch để hạn chế dòng điện khi mở máy

Trong hệ thống có công suất hữu hạn, dòng điện này ảnh hưởng rất lớn đến quá trình mở máy Chẳng hạn trong hệ máy phát - động cơ có công suất máy phát l50 kW không thể khởi động được động cơ 90 kW Do vậy vấn đề giảm dòng khởi động bằng các biện pháp đơn giản

là rất cần thiết Vấn đề là ở chỗ ta cần tăng tổng trở của hệ động cơ - thiết bị mở máy nhưng không được tăng năng lượng tiêu thụ khi mở máy Để giải quyết vấn đề này ta nối song song động cơ với một hệ thống tụ điiện thích hợp với động cơ

Trước hết ta nghiên cứu ảnh hưởng của việc nối tụ điện song song với một phụ tải Ta khảo sát một mạch điện như hình 1, gồm một tụ điện có điện dung C nối song song với một cuộn dây có hệ số tự cảm L

Tổng trở toàn mạch là:

1

j L

j C Z

1

j L

j C

 





 

 (1)

Độ lớn(modun) của tổng trở là:

2

L z

LC 1





Theo (2) tổng trở sẽ tăng khi C tăng cho đến khi xảy ra hiện tượng cộng hưởng dòng điện Trên hình 2 là sự thay đổi của tổng trở toàn mạch khi L = 0.1 H và C = 85 ÷ 100µF

L

C

Hinh 1

85 90 95 100 0

500 1000 1500 2000 2500

Do động cơ là một tải có tính cảm nên nếu ta nối một hệ tụ điện song song với động thì tổng trở của hệ thống động cơ - tụ điện sẽ được nâng cao và do đó dòng điện khởi động sẽ giảm đi Theo [2], trị số điện dung nối vào động cơ là:

P

U2( 1 2)

Để đạt được dòng khởi động cực tiểu, điện dung tối ưu của của tụ được xác định bằng biểu thức:

n op

x P

C

r

U2

1

1

  

Trong đó xn và rn là các tham số ngắn mạch của động cơ

2 KẾT QUẢ

Quá trình khởi động một động cơ có P = 160 kW, cos = 0.8, U = 400 V, n = 1478 vg/phút được mô phỏng trên máy tính Theo (2), giá trị điện dung tối ưu của tụ điện là C =

7224 F

Khi khởi động trực tiếp dòng điện xung lên tới 15.000A (hình 3 và hình 4)

Khi khởi động có nối thêm tụ điện C = 32F dòng điện xung 2900A (hình 5 và hình 6) Khi khởi động có nối thêm tụ điện C = 7224F dòng điện xung 2400A (hình 7 và hình 8)

Khi khởi động có nối thêm tụ điện C = 72240F dòng điện xung 3400 A (hình 9) Thực nghiệm khởi động không tải một động cơ có công suất P = 1.1 kW, cos = 0.81 tại phòng thí nghiệm máy điện khi không có tụ cho kết quả dòng điện khởi động là 3.5A và khi có

hệ tụ C = 5.09F nối Y cho dòng điện khởi động là 2A

Hình 2 Ảnh hưởng của điện dung đến tổng trở của mạch

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 0

20 40 60 80 100 120 140 160 180

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

0

500

1000

1500

2000

2500

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 0

1000 2000 3000 4000 5000

3 NHẬN XÉT VÀ KẾT LUẬN

- Khi nối tụ điện song song với động cơ, dòng điện mở máy được hạn chế rõ rệt

- Dòng điện mở máy nhỏ nhất khi C có giá trị làm cho hệ thống tụ điện - động cơ trở thành một tải thuần trở Khi tụ vượt quá trị số này, dòng điện ban đầu giảm nhưng sau đó tăng lên

- Tụ điện mở máy không tiêu thụ công suất tác dụng nên hiệu quả sử dụng năng lượng được cải thiện

- Trong thực tế, khi dùng tụ điện, máy phát 150 kW của công ty cấp nước Ninh Thuận

đã khởi động được động cơ bơm 90 kW

- Đây là phương pháp mở máy đơn giản, không tiêu tốn năng lượng nên cần được áp dụng rộng rãi khi khởi động động cơ không đồng bộ, đặc biệt là các động cơ làm việc với lưới

có công suất hữu hạn

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Trần Văn Chính, Máy điện tập 2, Nhà xuất bản Giáo dục, 2000

[2] Đặng Văn Đào, Lê Văn Doanh, Kỹ thuật điện, Nhà xuất bản Khoa học Kỹ thuật, 2001

Hình 9 Dòng điện khi dùng tụ C=72240  F