Chương 5 Điều chỉnh tự động truyền động điện động cơ không đồng bộ

THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN VÀ MÁY ĐIỆN Chương 5: Điều chỉnh tự động truyền động điện động cơ không đồng bộ Trao đổi trực tuyến tại: http://www.mientayvn.com/chat_box_li.html Nội dung chính: 1. Mô tả chung 2. Các đặc tính của động cơ không đồng bộ 3. Mạch vòng dòng điện stato 4. Điều chỉnh điện áp động cơ không đồng bộ 5. Điều chỉnh điện trở roto động cơ không đồng bộ 6. Điều chỉnh công suất trượt băng hệ nối tầng điện dưới đồng bộ 7. Điều chỉnh tần số động cơ không đồng bộ 5.1 Mô tả chung  Động cơ không đồng bộ 3 pha (ĐK) được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp từ công suất nhỏ đến công suất trung bình và chiếm tỷ lệ rất lớn so với động cơ khác. có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, vận hành an toàn, sử dụng nguồn cấp trực tiếp từ lưới điện xoay chiều 3 pha.  Tuy nhiên, trước đây các hệ truyền động ĐK có điều chỉnh tốc độ lại chiếm tỷ lệ rất nhỏ, đó là do việc điều chỉnh tốc độ ĐK có khó khăn hơn động cơ một chiều. 5.1 Mô tả chung  Trong thời gian gần đây, do phát triển công nghiệp chế tạo bán dẫn công suất và kỹ thuật điện tử tin học, ĐK mới được khai thác các ưu điểm của mình. Nó trở thành hệ truyền động cạnh tranh có hiệu quả với hệ truyền động Thyristor - Động cơ một chiều.  Khác với động cơ một chiều, ĐK được cấu tạo phần cảm và phần ứng không tách biệt. Từ thông động cơ cũng như mômen động cơ sinh ra phụ thuộc vào nhiều tham số.  Có ĐK roto dây quấn và ĐK roto lồng sóc 5.1 Mô tả chung  Do vậy hệ điều chỉnh tự động truyền động điện ĐK là hệ điều chỉnh nhiều tham số có tính phi tuyến mạnh. Trong định hướng xây dựng hệ truyền động ĐK, người ta có xu hướng tiếp cận với các đặc tính điều chỉnh của truyền động động cơ 1 chiều.  Phương trình đặc tính cơ của ĐK có dạng: 5.1 Mô tả chung  U 1 : Điện áp pha nguồn đặt vào dây quấn stato  ω o : Tốc độ đồng bộ R 1 : đtrở stato R 2 ’ là đtrở rôto, X nm là điện kháng ngắn mạch X nm = X 1 + X 2 ’ với X 1 , X 2 ’ là điện kháng stato và roto  s : Hệ số trượt của động cơ. với f 1 là tần số đ.áp nguồn đặt vào stato; p là số đôi cực của ĐK ω là tốc độ góc của roto ĐK - Tìm phương trình đặc tính cơ của động cơ ta đi từ pt cân bằng công suất: P 12 = M đt . ω 0 - Với P 12 : công suất điện chuyển từ roto sang stato; M đt là momen điện từ của ĐK p f 1 0 2 π ω = 0 0 ω ωω − =s 5.1 Mô tả chung  Nếu bỏ qua tổn thất thì M đt = M cơ = M  P 12 = P cơ + ∆P 2 với P cơ là công suất cơ trên trục ĐK: P cơ = M.ω; ∆P 2 = 3I 2 ’2.R 2 ’ là tổn hao công suất trong roto với I 2 ’ là dòng Roto quy đổi về stato  Vậy ta có M.ω 0 = M.(ω 0 - ω) = M ω 0 .s  Suy ra pt đặc tính cơ điện  Độ trượt tới hạn  M tới hạn 0 ' 2 2' 2 / 3 ω sRI M = 22 110 2 1 .(2 nm f th XRR U M +± ±= ω 22 1 ' 2 nm th XR R s + ±= 5.1 Mô tả chung  Với động cơ công suất lớn có thể bỏ qua R 1 vì nó rất nhỏ so với X nm và coi a= R 1 /R 2 ’ =0  Khi đó ta có các gần đúng bỏ qua R 1 0 0 n nn s đm − = nm f th nm th th th th X U M X R s s s s s M M 0 2 1 ' 2 2 3 ; 2 ω ±= ±= + = 5.1 Mô tả chung  Trong công nghiệp thường sử dụng bốn hệ truyền động điều chỉnh tốc độ ĐK :  - Điều chỉnh điện áp cấp cho động cơ dùng bộ biến đổi Thyristor.  - Điều chỉnh điện trở Rôto bằng bộ biến đổi xung Thyristor.  - Điều chỉnh công suất trượt P s .  - Điều chỉnh tần số nguồn cung cấp cho động cơ bằng các bộ biến đổi tần số Thyristor hay Tranzistor. [...]... tổn thất công suất : o  Truyền động không đồng bộ điều chỉnh điện áp stato chỉ thích hợp với các loại tải có moment là hàm tăng của tốc độ  Cấu trúc một hệ thống điều chỉnh điện áp như hình, trong đó để thiết lập mạch vòng dòng điện có thể lấy phản hồi dòng điện stato hoặc phản hồi dòng điện roto nếu sử dụng động cơ roto dây quấn 5. 4 Điều chỉnh điện áp động cơ không đồng bộ Uωđ Rω Uiđ Uω BĐ Uis Uir... tổng hợp mạch vòng dòng điện roto ta bỏ qua khâu Áp dụng chuẩn tối ưu modul ta tổng hợp được cấu trúc và tham số của bộ điều chỉnh dòng điện cho động cơ ∂I r ∂ω Với T = T; 1 T = L/R KT = 2K T ; T = b + T o 2 si si i 1 + T1 p Ris ( p ) = KTo p 5. 4 Điều chỉnh điện áp động cơ không đồng bộ  Việc điều chỉnh điện áp stato là không triệt để do mọi đặc tính điều chỉnh đều đi qua điểm không tải lý tưởng  Tổn... thông số: - Biên độ dòng điện roto: U s Lm Ir = ωe F (ωs ) 5. 2 Các đặc tính của động cơ không đồng bộ Rs Rr Rs Lr Rr Ls 2 2  F (ωs ) = ( − Ls Lrσ ) + ( + ) ωeωs ωe ωs Biên độ từ thông stato: Trong đó   Biên độ từ thông động cơ ψs = U s Ls ωe U s Lm ψ = ωe Rr 2 ( ) + L2σ r ωs F (ωs ) Rr 2 ( ) + L2σ r ωs F (ωs ) 5. 2 Các đặc tính của động cơ không đồng bộ   Momen điện từ của động cơ 2 s 2 e 2 m U L Rr... điểm không tải lý tưởng  Tổn thất công suất trượt của động cơ tăng lên nếu giảm tốc độ quay của roto : ∆P = M (ω - ω) = P (s/(1-s)) r c o cơ  Nếu đặc tính cơ của phụ tải có dạng  Tức là động cơ có độ trượt định mức nhỏ , thì tổn thất khi điều chỉnh sẽ là : ω x ω x Mc = M cđ m ( ) ≈ M cđ m ( ) ωc đ m ωo 5. 4 Điều chỉnh điện áp động cơ không đồng bộ  ω x ω ∆Pr = M c đ m ( ) (1 − ) ω ∆Prmax o= Mcđm ωo... Tổng trở vào của động cơ ω ωs F (ωs) 2 Rs Lr Rr Ls Rs Rr − Ls Lσ + j ( + ) ωe ωs  Momen điện từ của động cơ thông qua dòng stato zđ = ω Rr + jLr ωs Ls (1 − σ ) 2 M= I s ωsth ω + ω ωsth 5. 2 Các đặc tính của động cơ không đồng bộ  Momen điện từ của động cơ thông qua dòng roto  Trong đó hệ số tản từ  Tốc độ trượt tới hạn M = Rr ω I 2 r σ = 1 − L Ls Lr 2 m ωsth = Rr Lrσ 5. 3 Mạch vòng dòng điện stato ... từ  Sơ đồ cấu trúc ∂M c ∂ω MM th ∆y ∂M ∂y  T m ω0 Hàm truyền của ĐK 0 – hằng số tg điện cơ ω Sth -B Tm = J ∂M c ∂M − ∂ω ∂ω 1 Jp ∂M ∂ω K my ∆ω ( p ) Fp = = ∆Y ( p ) 1 + Tm p ∆ω 5. 1.5Mô hình ĐK khi bỏ qua quá trình quá độ điện từ  K my là hệ số khuếch đại của ĐK với biến vào y K my = ∂M ∂y ∂M c ∂M − ∂ω ∂ω 5. 2 Các đặc tính của động cơ không đồng bộ  Ở chế độ xác lập ta có các phương trình mô tả quan... điện stato  Trong trường hợp động cơ roto dây quấn thì phải đưa các điện trở phụ R vào mạch roto để f mở rộng phạm vi điều chỉnh tốc độ  Momen điện từ là hàm hợp của tốc độ và điện áp stato  M = M[ I (U , ω) ] r s  Theo sơ đồ đối tượng của mạch vòng dòng điện là ∂M ∂M ∂M ∂I r ∂I r ∂M ∆M = ∆I r + ∆ω = ( ∆ω + ∆U s ) + ∆ω ∂I r ∂ω ∂I r ∂ω ∂U s ∂ω I r ( p) 1 = U s ( p ) R1 + pL1 5. 3 Mạch vòng dòng điện. .. hàm truyền R = R + 2R f s L = L + 2L f sσ Sis 1 S o1 gần =  Hàm truyền của độ biến đổi lấy( p )đúng là R + pL 2Lsσ 2Rs 2Lsσ 2Rr s 5. 3 Mạch vòng dòng điện stato  Kb So 2 ( p) = Trong đó 2b = T = T /12 1 + b p vo n  T : chu kỳ điện áp nguồn n  T  Hàm truyền của đối tượng điều chỉnh vo thời gian trễ thống kê của bộ biến đổi S (p) = S (p).S (p).S (p) i o1 o2 is 1 Soi ( p) = Ks (Tsi p + 1)(Tp + 1) 5. 3... 5. 1 Mô tả chung = 50 0KW; n = 600V/p; n =58 8v/p; λ=2, 15; E =1200V; đm 0 đm 2đm = 450 A tính đặc tính cơ cho đk: Ví dụ: cho ĐK có P I 2đm LG:với ĐK công suất lớn ta dùng ct gần đúng - Độ trượt s=(n -n )/n = 0 đm 0 - Momen định mức - Momen tới hạn: M = M λ th đm - Điện trở định mức - Điện trở roto: R ’ = s R 2 đm đm - Độ trượt tới hạn: M đm pđm = ω Rđm = E2 đm 3I 2 đm sth = sđm (λ + λ − 1)   5. 1... đặc tính cơ tự nhiên Momen ngắn mạch M nm hoăo 2 M th = ; s sth + sth s với s=1 2 M th ; sth s + sth s M* = 2λ s s + th sth s   5. 1.1 Mô tả ĐK trong điều khiển ĐK là máy điện có nhiều dây quấn trên cả roto và stato Pt cân bằng điện áp trên mỗi dây: dψ k U k = Rk ik + dt Với k là chỉ số tên dây quấn pha  Từ thông móc vòng Với j là tên dây quấn pha J=k thì là điện cảm tự cảm, j≠k thì là điện cảm tương . chung 2. Các đặc tính của động cơ không đồng bộ 3. Mạch vòng dòng điện stato 4. Điều chỉnh điện áp động cơ không đồng bộ 5. Điều chỉnh điện trở roto động cơ không đồng bộ 6. Điều chỉnh công suất trượt. THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN VÀ MÁY ĐIỆN Chương 5: Điều chỉnh tự động truyền động điện động cơ không đồng bộ Trao đổi trực tuyến tại: http://www.mientayvn.com/chat_box_li.html Nội. bộ 6. Điều chỉnh công suất trượt băng hệ nối tầng điện dưới đồng bộ 7. Điều chỉnh tần số động cơ không đồng bộ 5. 1 Mô tả chung  Động cơ không đồng bộ 3 pha (ĐK) được sử dụng rộng rãi trong công