TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ

GVHD : LÃ QUÄÚC HUY Âäö aïn Âiãûn Tæí Cäng Suáút Sinh viên thực NGUYỄN VĂN PHƢƠNG Trang TỔNG QUAN VỀ ĐÔNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ GVHD : LÃ QUÄÚC HUY Âäö aïn Âiãûn Tæí Cäng Suáút Sinh viên thực NGUYỄN VĂN PHƢƠNG Trang CHƢƠNG I TỔNG QUAN VỀ ĐÔNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ (KĐ) Động cơ không đồng bộ ba pha đƣợc 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 lƣới điện xoay chiều ba pha .Trong công nghiệp thƣờng 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 đƣợc dùng làm máy bơm hay máy gia công nông sản.Trong đời sống hằng ngày động cơ ĐK cũng chiếm một vị trì hết sức quan trọng,ví nó đƣợc sử dụng trong các thiết bị sinh hoạt hằng ngày nhƣ : máy bơm , quạt gió , động cơ trong tủ lạnh. Tuy nhiên trƣớc 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 đƣợc ƣu điểm của mính. 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 đƣợc cấu tạo phần cảm và phần ứng không tách biệt. Từ thông của đọng cơ cũng nhƣ 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 tình phi tuyến mạnh GVHD : LÃ QUÄÚC HUY Âäö aïn Âiãûn Tæí Cäng Suáút Sinh viên thực NGUYỄN VĂN PHƢƠNG Trang Trong định hƣớng xây dựng hệ truyền động điện động cơ ĐK ngƣời ta có xu hƣớng với các đặt tình điều chỉnh của hệ truyền động điện động cơ một chiều Hiện nay trong công nghiệp thƣờng 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 3. Điều chỉnh công suất trƣợc 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 LƢỢC 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.Phƣơng trình đặt tính cơ Để thành lập phƣơng trính đặt tình cơ ta dùng sơ đồ thay thế nhƣ hính 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 (I-1) Trong đó : X nm =X 1d + X‟ 2d điện kháng ngắn mạch U 1f : trị hiệu dụngcủa điệ áp pha stato Phƣơng trính đặt tình của động cơ ĐK : M= n f X S R RS RU 2 2 2 10 2 1 2 ' . .'.3 hay M= th th S2 S1.2 a S S S S aM th th th (I-2) Đƣờng đặt tình của động cơ nhƣ hính (H I-2) với : S th = nm XR R 2 2 1 2 ' (I-3) S th là hệ số trƣợc tới hạn của động cơ 2. Ảnh hƣởng các thổng số đến đặt tính cơ: Từ phƣơng trính đặt tình cơ ĐK ta thấy các thông số ảnh hƣởng đến đặt tinh cơ bao gồm: a. Ảnh hưởng của sự suy giảm điện áp lưới cấp cho đông cơ ĐK Hình I-1 X µ X’ 2 d X 1 d U 1 f I’ 2 R µ I µ R’ 2 /s ω t h ω 0 M t h M dm ω 0 Hình I-2 GVHD : LÃ QUÄÚC HUY Âäö aïn Âiãûn Tæí Cäng Suáút Sinh viên thực NGUYỄN VĂN PHƢƠNG Trang Khi điên áp lƣới suy giảm thí theo (I-4) mômen M th tới hạn của động cơ sẽ giảm bính phƣơng lần biên độ suy giảm của điện áp,theo (I-3) thì S th vẩn không đổi . b. Ảnh hưởng của điện trở điện kháng mạch stator Khi nối thêm diện trở hoặc điện kháng vào mạch stator thí 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 ngƣời ta mắc thêm điện trở phụ vào mạch roto để hạn chế dòng khởi động thí 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 2 1 0 ω S th 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 Sinh viên thực NGUYỄN VĂN PHƢƠNG Trang Hình I-5 M 0 M c M th d.Ảnh hưởng của tần số ω 1 = p f 1 2 Xuất phát từ biểu thức trên ta thấy nếu tần số thay đổi sẽ làm thay đổi tốc độ của từ trƣờng 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 thí 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 ngƣời ta thƣờng thay đổi cách đấu dây ví : ω 1 = p f 1 2 (I-5) ω=ω 1 (1-s) (I-6) Ví vậy khi thay đổi số đôi cực pthí tốc độ từ trƣờng quay ω 1 thay đổi dẩn đến tốc độ ω thay đôi theo II.CÁC PHƢƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐK 1.Phƣơng pháp điều chỉnh điện áp lƣới Mômen động cơ ĐK tỷ lệ với bính phƣơng điện áp stato nên có thể điều chỉnh đƣợc momen tốc độ động cơ bằng cách điều chỉnh giá trị điện áp stato trong khi gĩƣ 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 tƣởng(Z=0) thí 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 ĐK ĐAXC GVHD : L QUC HUY ọử aùn ióỷn Tổớ Cọng Suỏỳt Sinh viờn thc NGUYN VN PHNG Trang 2 S th HỡnhI-8 M th M c tỡnh 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 K GVHD : LÃ QÚC HUY Âäư ạn Âiãûn Tỉí Cäng Sút Sinh viên thực NGUYỄN VĂN PHƢƠNG Trang ÂK *.Ỉu âiãøm: Âån gin r tiãưn ,cọ kh nàng hiãûn âải hoạ bàòng bạn dáùn. *.Nhỉåüc âiãøm : Täøn hao cäng sút khi âiãưu chènh , hiãûu sút tháúp , phảm vi âiãưu chènh hẻp , âiãưu chènh khäng triãût âãø 3.Âiãưu chènh táưn säú ngưn cung cáúp cho âäüng cå ÂK a.Âàûc âiãøm lam viãûc khi thay âäøi táưn säú Nhỉ ta â biãút, táưn säú ca lỉåïi âiãûn quút âënh giạ trë täúc âäü gọc ca tỉì trỉåìng quay trong mạy âiãûn ,do âọ bàòng cạch thay âäøi táưn säú dng âiãûn stato ta cọ thãø âiãưu chènh âỉåüc täúc âäü âäüng cå Trong âọ : P f S S 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 : Tỉí 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 (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 GVHD : L QUC HUY ọử aùn ióỷn Tổớ Cọng Suỏỳt Sinh viờn thc NGUYN VN PHNG Trang Nhổ vỏỷy khi õióửu chốnh tọỳc õọỹ bũng caùch thay õọứi tỏửn sọỳ nóỳu giổợ nguyón õióỷn aùp stato khọng õọứi thỗ khaớ nng mang taới cuớa maùy seợ giaớm vaỡ caùc chố tióu chỏỳt lổồỹng õóửu thỏỳp .Do õoù khi thay õọứi tỏửn sọỳ phaới kóỳt hồỹp thay õọứi õióỷn aùp trón dỏy quỏỳn stato b.Quy luỏỷt õióửu chốnh õióỷn aùp Ngổồỡi ta chổùng minh õổồỹc rũng khi thay õọứi tỏửn sọỳ ,Nóỳu õọửng thồỡi õióửu chốnh õióỷn aùp sao cho hóỷ sọỳ quaù taới c th M M khọng õọứi thỗ chóỳ õọỹ laỡm vióỷc cuớa maùy luọn luọn õổồỹc duy trỗ ồớ mổùc tọỳi ổu khi laỡm vióỷc ồớ caùc thọng sọỳ õởnh mổùc ,khi õoù hióỷu suỏỳt cos cuỡa maùy õióỷn trong toaớn daợi hỏửu nhổ khọng õọứi Tổỡ nhỏỷn xeùt trón ta coù thóứ tỗm ra quy luỏỷt thay õọứi õióỷn aùp theo tỏửn sọỳ , õóứ cho õồn giaớn ta sổớ duỷng caùc giaớ thióỳt õỷt ra khi tỗm phổồng trỗnh õỷt tờnh cồ cuớa maùy õióỷn khọng õọửng bọỹ ( Hỗnh I-12). Trong õoù U f : trở sọỳ hióỷu duỷng õióỷn aùp pha ồớ stato (V) I ,I 1 ,I 2 caùc doỡng õióỷn tổỡ hoaù ,stato,roto quy õọứi vóử stato (A) I 1 L 1 L 2 Là I 2 S r 2 ' I S r f2 ' U R r ,r 1 ,r 2 caùc õióỷn trồớ taùc duỷng cuỡa maỷch tổớ hoaù , cuọỹn dỏy stato, roto õaợ quy õọứi vóử stato (). R f : õióỷn trồớ phuỷ (nóỳu coù) mừc thóm vaỡo mọựi pha roto S : hóỷ sọỳ trổồỹc cuớa õọỹng cồ S = 06,002.0 óứ õồn giaớn ta sổớ duỷng caùc giaớ thióỳt õaợ õỷt ra khi tỗm phổồng trỗnh õỷc tờnh cồ cuớa maùy õióỷn khọng õọửng bọỹ ,nghộa laỡ seợ khaớo saùt vỏỳn õóửỡ naỡy dổỷa vaỡo vaỡo sồ õọử thay thóỳ hỗnh . khi boỡ qua õióỷn trồỡ cuọỹn dỏy stato ,bióứu thổùc moment seợ laỡ : 2 21 2 1 12110 2 1 )'( 4 3 ''(2 3 fXX P U fXfX U M th (I-13) Thay 0 = p f 1 2 Hóỷ sọỳ quaù taới cuớa õọỹng cồ õuồỹc xaùc õởnh dổỷa vaỡo (I-13) vaỡ quan hóỷ M c = f() )(. )(.).'( 4 3 )( 2 1 2 1 2 121 2 1 c c c th Mf U A MfXX P U M M (I-14) Tióỳp theo ta thay M c () = M cõm . 2 = xx x cdm Bff P M 11 2 )2( GVHD : LÃ QÚC HUY Âäư ạn Âiãûn Tỉí Cäng Sút Sinh viên thực NGUYỄN VĂN PHƢƠNG Trang Khi âọ (I14) âỉåüc viãút lải : x f U B A 2 1 2 1 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 Hồûc U 1 * = )2*( 1 x f våïi dm U U U 1 1 * 1 v dm f f f 1 1 * 1 Nhỉ váûy âiãûn ạp stato phi thay âäøi phủ thüc vo táưn säú v âàûc tênh phủ ti . cho nhỉỵng giạ trëkhạc nhau ,ta s tçm ra nhỉỵng quy lût biãún âäøi âiãûn ạp våïi tỉìng trỉåìng håüp phủ ti våï bng sau: Loải ti x Quy lût âiãưn chènh âiãûn ạp Kiãøu mạy tiãûn -1 * 1 f Kiãøu mạy náng 0 f 1 * Ma sạt nhåït 1 3* 1 f Mạy båm,Quảt giọ 2 2* 1 f Trong thỉûc tãú cọ nhiãưu loải mạy sn xút khạc nhau , âàût tênh cå cng cọ nhiãưu dảng khạc nhau.Tuy váûy âàûc tênh cå ca mạy sn xút thỉåìng gàûp : M c = M c0 + (M câm + M c0 )( cdm c ) x Trong âọ : M c :Moment cn l moment l moment trãn trủc mạy ỉïng våïi täúc âäü ω c no âáúy M c0 : Moment cn ca mạy sn sút khi khäng quay M cdm :Moment cn âënh mỉïc, l moment trãn trủc ca mạy sn xút ỉïng våïi täúc âäü gọc âënh âënh mỉïc ω cdm X : Nhỉỵng säú tỉû nhiãn âàûc trỉng cho tỉìng dảng âàûc tênh cå ca mạy sn xút 1. ỈÏng våïi x=0, M c = const : Kiãøu mạy náng, cáưu trủc, thang mạy ω f 12 U 1 /f 1 = const ω 2 ω 0 f 1dm ω 2c ω 1 f 11 ω âm ω 1c GVHD : L QUC HUY ọử aùn ióỷn Tổớ Cọng Suỏỳt Sinh viờn thc NGUYN VN PHNG Trang 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 0 f 1dm 2 const f U 2/3 1 1 1 f 11 0 1 Hỗnh I-14 M cõm M cth 3.ặẽng vồùi x = -1,M c tyớ lóỷ nghởch vồùi tọỳc õọỹ Kióứu maùy (M c = 1/) M c M th Maùy tióỷn,maùy doa maùy maỡi 2 f 12 0 f 1dm const f U 2/1 1 1 1 f 11 Hỗnh (I-15) 0 M 4.ặẽng vồùi x = 2, M c tyớ lóỷ nghởch vồùi tọỳc õọỹ : const f U 2 1 1 Kióứu maùy bồm ,bng taới quaỷt gioù; 2 M c 0 f 12 M th f 1õm 1 f 11 M 0 Vỗ quy luỏỷt )2*( 1 * 1 x fU õổồỹc ruùt ra vồùi õióửu kióỷn cọng nhỏỷn nhổợng giaù trở giaớ thióỳt õaợ nhừc trón nón noù chố laỡ gỏửn õuùng .Noù õổồỹc goỹi laỡ quy luỏỷt cồ baớn hoỷc laỡ . QUAN VỀ ĐÔNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ (KĐ) Động cơ không đồng bộ ba pha đƣợc 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. TỔNG QUAN VỀ ĐÔNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ GVHD : LÃ QUÄÚC HUY Âäö aïn Âiãûn Tæí Cäng Suáút Sinh viên thực NGUYỄN VĂN PHƢƠNG Trang CHƢƠNG I TỔNG QUAN VỀ. số nguồn cung cấp cho đông cơ bằng các bộ biến đổi tần số (Bộ biến tần) dùng tiristor hay transistor A.SƠ LƢỢC VỀ TRUỲÊN ĐỘNG ĐIỆN ĐỘNG CƠ ĐK I.Giới thiệu về động cơ ĐK ĐK là một loại máy