TỔNG QUAN VỀ ĐÔNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ docx

GVHD : LÃ QUÄÚC HUY Âäö aïn Âiãûn Tæí Cäng Suáút TỔNG QUAN VỀ ĐÔNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ Sinh viên thực NGUYỄN VĂN PHƯƠNG Trang GVHD : LÃ QUÄÚC HUY Âäö aïn Âiãûn Tæí Cäng Suáút CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ ĐÔNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ (KĐ) Động cơ không đồng bộ ba pha được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp từ công suất nhỏ đến công suất lớn hơn và chiếm tỷ lệ lớn so với các động cơ khác. Do kết cấu đơn giản dể chế tạo , vận hành an toàn và sử dung nguồn cung cấp trực tiếp từ lưới điện xoay chiều ba pha .Trong công nghiệp thường sử dụng động cơ không đồng bộ làm nguồn động lực cho máy cán thép loại vừa và nhỏ, động lực cho các máy công cụ ở các nhà máy công nghiệp nhẹ .v .v . Trong nông nghiệp động cơ ĐK được dùng làm máy bơm hay máy gia công nông sản.Trong đời sống hằng ngày động cơ ĐK cũng chiếm một vị trí hết sức quan trọng,vì nó được sử dụng trong các thiết bị sinh hoạt hằng ngày như : máy bơm , quạt gió , động cơ trong tủ lạnh. Tuy nhiên trước đây các hệ động động cơ ĐK có điều chỉnh tốc độ l ại vô cùng hiếm hoi , chiếm tỷ lệ rất nhỏ là do điều chỉnh tốc độ đông cơ ĐK có khó khăn hơn các loại đọng cơ khác. Trong thời gian gần đây do sự phát triển của ngành công nghiệp chế tạo bán dẩn công suất kỹ thuật điện tử và tin học, mà động cơ ĐK mới khai thác được ưu điểm của mình. Nó đã trở thành hệ truyền động cạnh tranh có hiệu quả với các hệ truyền động khác Khác với động cơ điện một chiều , động cơ ĐK được cấu tạo phần cảm và phần ứng không tách biệt. Từ thông của đọng cơ cũng như mô men của động cơ sinh ra phụ thuộc vào nhiều tham số . Do vậy hệ điều chỉnh tự động truyền động điện cho động cơ ĐK là hệ điều chỉnh nhiều tham số có tính phi tuyến mạnh Trong định hướng xây dựng hệ truyền động điện động cơ ĐK người ta có xu hướng với các đặt tính điều chỉnh của hệ truyền động điện động cơ một chiều Hiện nay trong công nghiệp thường sử dụng hệ truyền động điều khiển tốc độ động cơ ĐK 1. Điều chỉnh điện áp cấp cho động cơ bằng bộ biến đổi tiristor 2. Điều chỉnh điện trở bằng bộ biến đổi xung tiristor Sinh viên thực NGUYỄN VĂN PHƯƠNG Trang GVHD : LÃ QUÄÚC HUY Âäö aïn Âiãûn Tæí Cäng Suáút 3. Điều chỉnh công suất trược 4. Điều chỉnh tần số nguồn cung cấp cho đông cơ bằng các bộ biến đổi tần số(Bộ biến tần) dùng tiristor hay transistor A.SƠ LƯỢC VỀ TRUỲÊN ĐỘNG ĐIỆN ĐỘNG CƠ ĐK I.Giới thiệu về động cơ ĐK ĐK là một loại máy điện xoay chiều làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ. 1.Phương trình đặt tính cơ Để thành lập phương trình đặt tính cơ ta dùng sơ đồ thay thế như hình vẽ (HI_1) Ta có dòng điện stato : I 1 =               +       + + + nm f X S R R XR U 2 2 2 1 22 1 ' 11 ε µµ (I-1) Trong đó : X nm =X 1d + X’ 2d điện kháng ngắn mạch U 1f : trị hiệu dụngcủa điệ áp pha stato Phương trình đặt tính của động cơ ĐK : M=         +       + ∑ n f X S R RS RU 2 2 2 10 2 1 2 ' . .'.3 ε ε ω hay M= ( ) th th S2 S1.2 a S S S S aM th th th ++ + (I-2) Đường đặt tính của động cơ như hình (H I-2) với : S th = nm XR R 2 2 1 2 ' + ∑ (I-3) S th là hệ số trược tới hạn của động cơ 2. Ảnh hưởng các thổng số đến đặt tính cơ: Từ phương trình đặt tính cơ ĐK ta thấy các thông số ảnh hưởng đến đặt tinh cơ bao gồm: a. Ảnh hưởng của sự suy giảm điện áp lưới cấp cho đông cơ ĐK Khi điên áp lưới suy giảm thì theo (I-4) mômen M th tới hạn của động cơ sẽ giảm bình phương lần biên độ suy giảm của điện áp,theo (I-3) thì S th vẩn không đổi . Sinh viên thực NGUYỄN VĂN PHƯƠNG Trang Hình I-1 X µ X’ 2d X 1d U 1f I’ 2 R µ I µ R’ 2/s ω th ω 0 M th M dm ω 0 Hình I-2 ω 2 ω 1 ω 0 ω S th ω dm S M th M th1 M th2 U L2 U dm U L1 U L1 <U dm U L2 <U L1 Hình I-3 GVHD : LÃ QUÄÚC HUY Âäö aïn Âiãûn Tæí Cäng Suáút b. Ảnh hưởng của điện trở điện kháng mạch stator Khi nối thêm diện trở hoặc điện kháng vào mạch stator thì theo (I-3) và (I-4) cả S th và M th đều giảm S ω 0 ω dm ω 1 S th ω 2 S th1 S th2 M Hình I-4 0 M c M th2 M th1 M th c.Ảnh hưởng của điện trở mạch roto Đối với động cơ không đồng bộ người ta mắc thêm điện trở phụ vào mạch roto để hạn chế dòng khởi động thì theo (I-3) , (I-4) thì S th thay đổi còn M th = const ω 0 S ω dm S th ω 1 ω 2 S th = nm XR R 2 2 1 2 ' + ∑ S th11 S th2 Hình I-5 M 0 M c M th d.Ảnh hưởng của tần số ω 1 = p f 1 2 π Sinh viên thực NGUYỄN VĂN PHƯƠNG Trang GVHD : LÃ QUÄÚC HUY Âäö aïn Âiãûn Tæí Cäng Suáút Xuất phát từ biểu thức trên ta thấy nếu tần số thay đổi sẽ làm thay đổi tốc độ của từ trường quay và từ đó thay đổi tốc độ động cơ Từ (I-3) và (I-4) ta thấy : Nếu X nm =ω 1. L cho nên khi thay đổi tần số thì S th và M th sẽ thay đổi ω 0 ω dm S th ω 1 S th1 S th2 ω 2 Hình I-6 M th1 M th1 M th e.Ảnh hưởng của số đoi cực p Để thay đổi số đôi cực ở stato người ta thường thay đổi cách đấu dây vì : ω 1 = p f 1 2 π (I-5) ω=ω 1 (1-s) (I-6) Vì vậy khi thay đổi số đôi cực pthì tốc độ từ trường quay ω 1 thay đổi dẩn đến tốc độ ω thay đôi theo II.CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐK 1.Phương pháp điều chỉnh điện áp lưới Mômen động cơ ĐK tỷ lệ với bình phương điện áp stato nên có thể điều chỉnh được momen tốc độ động cơ bằng cách điều chỉnh giá trị điện áp stato trong khi gĩư nguyên tần số. Để điều khiển đựơc tốc độ động cơ ĐK phải dùng bộ biến đổi điện áp xoay chiều (ĐAXC) Nếu coi (ĐAXC) là nguồn áp lý tưởng(Z=0) thì căn cứ vào biểu thức moment tới hạn ta có quan hệ sau : 2         = dm b th thU U U M M hay M thU * = U b * (I-7) S ω ω 0 ω dm ω 1 ω 2 S th HìnhI-8 Sinh viên thực NGUYỄN VĂN PHƯƠNG Trang ĐK ĐAXC GVHD : L QUC HUY ọử aùn ióỷn Tổớ Cọng Suỏỳt M th M c tớnh diu chnh in ỏp Trong õoù :U õm :ióỷn aùp õởnh mổùc cuớa õọỹng cồ U b : ióỷn aùp õỏửu ra cuớa bọỹ õióửu aùp xung M th Mọmen tồùi haỷn khi õióỷn aùp laỡ U õm M thU moment tồùi haỷn khi õióỷn aùp laỡ U b Phổồng phaùp naỡy õổồỹc duỡng õióửu chốnh õióỷn aùp cho õọỹng cồ K roto lọửng soùc.Khi thổỷc hióỷn õióửu chốnh õióỷn aùp cho õọỹng cồ K roto dỏy quỏỳn cỏửn phaới nọỳi thóm õióỷn trồớ phuỷ vaỡo maỷch roto , khi ta thỏy õọứi õióỷn trồớ phuỷ vaỡo maỷch roto seợ mồớ rọỹng daợi õióửu chốnh tọỳc õọỹỹ vaỡ M.Vaỡ nhổ vỏỷy thỗ tọứn thỏỳt õióửu chốnh seợ rỏỳt lồùn . *ặu õióứm : cuớa phổồng phaùp naỡy laỡ chố thờch hồỹp vồùi truyóửn õọỹng vaỡ momen taới laỡ haỡm tng theo tọỳc õọỹ *Nhổồỹc õióứm : Do tờnh chỏỳt phổùc taỷp cuớa moment ,õióỷn aùp ,tọỳc õọỹ nón trong tờnh toaùn ngổồỡi ta thổồỡng duỡng caùc phổồng phaùp õọử thở õóứ dổỷng caùc õt tờnh õióửu chốnh ,cọng vióỷc naỡy khaù phổùc taỷp . 2.Phổồng phaùp õióửu chốnh õióỷn trồớ maỷch roto Sồ õọử nguyón lyù vaỡ õỷt tờnh cồ nhổ hỗnh veợ (Hỗnh I-10) U 1 f 1 S 0 õm 1 S th 2 S th1 S th2 M Hỗnh I-9 M c M th Hỗnh III-10 Phổồng trỗnh õỷc tờnh õióửu chốnh :S th = nm f XR RR 2 2 1 22 '' + + (I-8) óứ õióửu chốnh tọỳc õọỹ õọỹng cồ K ngổồỡi ta mừc thóm õióỷn trồớ phuỷ vaỡo maỷch roto , khi thay õọứi õióỷn trồớ phuỷ R f thỗ S th thay õọứi coỡn M th = const dỏựn õóỳn thay õọứi õổồỹc tọỳc õọỹ õọỹng cồ khi thay õọứi R 2f ta coù hóỷ õỷc tờnh cồ coù cuỡng M th nhổng khaùc S th *.ặu õióứm: ồn giaớn reớ tióửn ,coù khaợ nng hióỷn õaỷi hoaù bũng baùn dỏựn. *.Nhổồỹc õióứm : Tọứn hao cọng suỏỳt khi õióửu chốnh , hióỷu suỏỳt thỏỳp , phaỷm vi õióửu chốnh heỷp , õióửu chốnh khọng trióỷt õóứ 3.ióửu chốnh tỏửn sọỳ nguọửn cung cỏỳp cho õọỹng cồ K a.ỷc õióứm lam vióỷc khi thay õọứi tỏửn sọỳ Nhổ ta õaợ bióỳt, tỏửn sọỳ cuớa lổồùi õióỷn quyóỳt õởnh giaù trở tọỳc õọỹ goùc cuớa tổỡ trổồỡng quay trong maùy õióỷn ,do õoù bũng caùch thay õọứi tỏửn sọỳ doỡng õióỷn stato ta coù thóứ õióửu chốnh õổồỹc tọỳc õọỹ õọỹng cồ Sinh viờn thc NGUYN VN PHNG Trang K ÂK GVHD : LÃ QÚC HUY Âäư ạn Âiãûn Tỉí Cäng Sút Trong âọ : P f S S π ω ω ωω ωω 2 ; )1( 0 0 0 0 = − = −= Âãø thỉûc hiãûn phỉång phạp âiãưu chènh ny ta dng bäü biãún táưn cung cáúp cho âäüng cå Hinh I-11: U 1 ,f 1 U 1 ,f 2 BIÃÚN TÁƯN Vç mạy âiãûn lm viãûc åí táưn säú âënh mỉïc cho nãn khi thay âäøi táưn säú, chãú âäü lm viãûc ca nọ s bë thay âäøi . Såí dé nhỉ váûy l vç táưn säú nh hỉåíng trỉûc tiãúp âãún tỉì thäng ca mạy âiãûn Quan hãû ny cọ thãø âỉåüc phán têch nhåì phỉång trçnh cán bàòng âiãûn ạp âäúi våïi mảch stato ca mạy âiãûn E 1 = K.Φ.f 1 (I-10) E 1 : sỉïc âiãûn âäüng cm ỉïng trong cün dáy stato Φ : Tỉì thäng mọc vng qua cün dáy stato K : Hàòng säú t lãû U 1 = U b :Âiãûn ạp âàût vo stato ca âäüng cå F 1 = f b : Táưn säú dng âiãûn stato Nãúu b qua sủt ạp trãn täøng tråí ca cün dáy stato thç tỉì (I-10) ta cọ : 1 1 Kf U = φ (Z 1 = 0) ; (I-11) Nãúu âiãûn ạp âàût vo stato khäng âäøi (U 1 = const) thç (I-11) cho tháúy khi táưn säú tàng hån giạ trë âënh mỉïc f 1 > f 1âm thç tỉì thäng mạy s gim do âọ moment trong mạy s gim theo : M = K.f.I Nãúu moment ti khängâäíi hồûc l hm theo täúc âäü thç lục ny dng âiãûn ca âäüng cå thç lục ny dng âiãûn ca âäüng cå phi tàng lãn âãø cán bàòng våïi moment phủ ti c MM ≈ (M c l moment phủ ti hay moment cn) Kãút qu l cün dáy stato bë quạ ti vãư dng gáy phạt nọng cün dáy , gim tøi th âäüng cå Nãúu âiãûn ạp âàût vo stato khäng âäøi (U 1 = const) thç theo (hçnh I-11) Khi táưn säú gim nh hån so våïi âënh mỉïcì f 1 < f âm thç tỉì thäng ca mạy s tàng dáùn âãún mảch tỉì bë bo ho hay quạ ti mảch tỉì .Hiãûn tỉåüng ny lm tàng dng tỉì hoạ nghéa l tàng täøn tháút thẹp v âäút nọng mạy âiãûn Nhỉ váûy khi âiãưu chènh täúc âäü bàòng cạch thay âäøi táưn säú nãúu giỉỵ ngun âiãûn ạp stato khäng âäøi thç kh nàng mang ti ca mạy s gim v cạc chè tiãu cháút lỉåüng âãưu tháúp .Do âọ khi thay âäøi táưn säú phi kãút håüp thay âäøi âiãûn ạp trãn dáy qún stato b.Quy lût âiãưu chènh âiãûn ạp Ngỉåìi ta chỉïng minh âỉåüc ràòng khi thay âäøi táưn säú ,Nãúu âäưng thåìi âiãưu chènh âiãûn ạp sao cho hãû säú quạ ti c th M M = λ khäng âäøi thç chãú âäü lm viãûc ca Sinh viên thực NGUYỄN VĂN PHƯƠNG Trang GVHD : LÃ QÚC HUY Âäư ạn Âiãûn Tỉí Cäng Sút mạy ln ln âỉåüc duy trç åí mỉïc täúi ỉu khi lm viãûc åí cạc thäng säú âënh mỉïc ,khi âọ hiãûu sút cosφ ca mạy âiãûn trong ton di háưu nhỉ khäng âäøi Tỉì nháûn xẹt trãn ta cọ thãø tçm ra quy lût thay âäøi âiãûn ạp theo táưn säú , âãø cho âån gin ta sỉí dủng cạc gi thiãút âàût ra khi tçm phỉång trçnh âàût tênh cå ca mạy âiãûn khäng âäưng bäü ( Hçnh I-12). Trong âọ U f : trë säú hiãûu dủng âiãûn ạp pha åí stato (V) I μ ,I’ 1 ,I’ 2 cạc dng âiãûn tỉì hoạ ,stato,roto quy âäøi vãư stato (A) I 1 L 1 L’ 2 Lµ I 2 S r 2 ' I μ S r f2 ' U R μ r μ ,r 1 ,r 2 cạc âiãûn tråí tạc dủng ca mảch tỉì hoạ , cün dáy stato, roto â quy âäøi vãư stato (Ω). R’ f : âiãûn tråí phủ (nãúu cọ) màõc thãm vo mäùi pha roto S : hãû säú trỉåüc ca âäüng cå S = 06,002.0 ÷ Âãø âån gin ta sỉí dủng cạc gi thiãút â âàût ra khi tçm phỉång trçnh âàûc tênh cå ca mạy âiãûn khäng âäưng bäü ,nghéa l s kho sạt váún âãưì ny dỉûa vo vo så âäư thay thãú hçnh Г . khi b qua âiãûn tråí cün dáy stato ,biãøu thỉïc moment s l : 2 21 2 1 12110 2 1 )'( 4 3 ''(2 3 fXX P U fXfX U M th + = + = π ω (I-13) Thay ω 0 = p f 1 2 π Hãû säú quạ ti ca âäüng cå âüc xạc âënh dỉûa vo (I-13) v quan hãû M c = f(ω) )(. )(.).'( 4 3 )( 2 1 2 1 2 121 2 1 ω ω π ω λ c c c th Mf U A MfXX P U M M = + =≈ (I-14) Tiãúp theo ta thay M c (ω) = M câm .ω 2 = xx x cdm Bff P M 11 2 )2( = π Khi âọ (I14) âỉåüc viãút lải : x f U B A + = 2 1 2 1 λ Biãøu thỉïc ny thãø hiãûn trong trỉåìng håûp lm viãûc åí cạc thäng säú âënh mỉïc U 1âm ,f 1âm v trỉåìng håüp åí U 1 ,f 1 báút k giỉỵ ngun âiãưu kiãûn λ =const ta âỉåüc : xx dm f U f U ++ = 2 1 2 1 2 1 2 1 Tỉì âọ rụt ra quy lût âiãûn ạp : x dm x dm f f U U + + = 2 1 2 1 1 1 Sinh viên thực NGUYỄN VĂN PHƯƠNG Trang GVHD : L QUC HUY ọử aùn ióỷn Tổớ Cọng Suỏỳt Hoỷc U 1 * = )2*( 1 x f + vồùi dm U U U 1 1 * 1 = vaỡ dm f f f 1 1 * 1 = Nhổ vỏỷy õióỷn aùp stato phaới thay õọứi phuỷ thuọỹc vaỡo tỏửn sọỳ vaỡ õỷc tờnh phuỷ taới . cho nhổợng giaù trởkhaùc nhau ,ta seợ tỗm ra nhổợng quy luỏỷt bióỳn õọứi õióỷn aùp vồùi tổỡng trổồỡng hồỹp phuỷ taới vồù baớng sau: Loaỷi taới x Quy luỏỷt õióửn chốnh õióỷn aùp Kióứu maùy tióỷn -1 * 1 f Kióứu maùy nỏng 0 f 1 * Ma saùt nhồùt 1 3* 1 f Maùy bồm,Quaỷt gioù 2 2* 1 f Trong thổỷc tóỳ coù nhióửu loaỷi maùy saớn xuỏỳt khaùc nhau , õỷt tờnh cồ cuợng coù nhióửu daỷng khaùc nhau.Tuy vỏỷy õỷc tờnh cồ cuớa maùy saớn xuỏỳt thổồỡng gỷp : M c = M c0 + (M cõm + M c0 )( cdm c ) x Trong õoù : M c :Moment caớn laỡ moment laỡ moment trón truỷc maùy ổùng vồùi tọỳc õọỹ c naỡo õỏỳy M c0 : Moment caớn cuớa maùy saớn suỏỳt khi khọng quay M cdm :Moment caớn õởnh mổùc, laỡ moment trón truỷc cuớa maùy saớn xuỏỳt ổùng vồùi tọỳc õọỹ goùc õởnh õởnh mổùc cdm X : Nhổợng sọỳ tổỷ nhión õỷc trổng cho tổỡng daỷng õỷc tờnh cồ cuớa maùy saớn xuỏỳt 1. ặẽng vồùi x=0, M c = const : Kióứu maùy nỏng, cỏửu truỷc, thang maùy f 12 U 1 /f 1 = const 2 0 f 1dm 2c 1 f 11 õm 1c Hỗnh (I-13) M cdm = M 2. ặẽng vồùi x =1, M c tyớ lóỷ bỏỷt nhỏỳt vồùi tọỳc õọỹ,(kióứu maùy baỡo ) 2 f 12 Sinh viờn thc NGUYN VN PHNG Trang GVHD : LÃ QÚC HUY Âäư ạn Âiãûn Tỉí Cäng Sút ω 0 f 1dm ω 2 const f U = 2/3 1 1 ω 1 f 11 ω 0 ω 1 Hçnh I-14 M câm M cth 3.ỈÏng våïi x = -1,M c t lãû nghëch våïi täúc âäü Kiãøu mạy (M c = 1/ω) ω M c M th Mạy tiãûn,mạy doa mạy mi ω 2 f 12 ω 0 f 1dm const f U = 2/1 1 1 ω 1 f 11 Hçnh (I-15) 0 M 4.ỈÏng våïi x = 2, M c t lãû nghëch våïi täúc âäü : const f U = 2 1 1 Kiãøu mạy båm ,bàng ti quảt giọ; ω ω 2 M c ω 0 f 12 M th f 1âm ω 1 f 11 M 0 Vç quy lût )2*( 1 * 1 x fU + = âỉåüc rụt ra våïi âiãưu kiãûn cäng nháûn nhỉỵng giạ trë gi thiãút â nhàõc trãn nãn nọ chè l gáưn âụng .Nọ âỉåüc gi l quy lût cå bn hồûc l quy lût gáưn âụng cọ thãø sỉí dủng khi âiãưu chènh trong di khäng räüng.Nãúu di diãưu chènh låïn dáøn âãún sai sä âạng kãøú åí vng táưn säú tháúp CHỈÅNG II GIÅÏI THIÃÛU CHUNG VÃƯ BÄÜ BIÃÚN TÁƯN I.Giåïi thiãûu chung Bäü biãún táưn l mäüt thiãút bë biãún âäøi nàng lỉåüng âiãûn xoay chiãưu tỉì táưn säú f 1 sang ngưn âiãûn cọ táưn säú khạc f 2 Táưn säú ca lỉåïi âiãûn quút âënh täúc âäü gọc ca tỉì trỉåìng quay trnong mạy âiãûn do âọ bàòng cạch thay âäøi táưn säú dng âiãûn stato ta cọ thãø âiãưu chènh âỉåüc täúc Sinh viên thực NGUYỄN VĂN PHƯƠNG Trang . Suáút TỔNG QUAN VỀ ĐÔNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ Sinh viên thực NGUYỄN VĂN PHƯƠNG Trang GVHD : LÃ QUÄÚC HUY Âäö aïn Âiãûn Tæí Cäng Suáút CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ ĐÔNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ (KĐ) Động cơ không đồng. tần số nguồn cung cấp cho đông cơ bằng các bộ biến đổi tần số (Bộ biến tần) dùng tiristor hay transistor A.SƠ LƯỢC VỀ TRUỲÊN ĐỘNG ĐIỆN ĐỘNG CƠ ĐK I.Giới thiệu về động cơ ĐK ĐK là một loại máy. động cơ 2. Ảnh hưởng các thổng số đến đặt tính cơ: Từ phương trình đặt tính cơ ĐK ta thấy các thông số ảnh hưởng đến đặt tinh cơ bao gồm: a. Ảnh hưởng của sự suy giảm điện áp lưới cấp cho đông cơ