Phương pháp điều khiển bằng cách thay đổi điện áp stato

Đồ án tốt nghiệp Trường ĐHBK Hà Nội LỜI NÓI ĐẦU - Chương V: Thiết kế sơ đồ điều khiển tự động dòng điện tốc độ Động không đồng sử dụng phổ biến công động nghiệp đời sông nhân dân động gian ưu làmđiểm việcvượt dướitrội hướng trực tiếp PGS-TS không Sau đồngmột thời có nhiều so với dẫn động khác cấu Bùi vận Đìnhhành Tiếu.đơn Emgiản, hoàn thành hạ, đồ án khả tạo, giá thành kếtcủa cấumình chắcnhưng chắn vìNhưng nhược thời gian có hạn sai sót nhấttốcđịnh Emkhó mong điểm lớn củanên động cơvẫn nàycó nhiều việc điều khiển độ khăn thêm củakhông thầy cônhư khoa điện môn bị điện đặc tínhbảo điều chỉnh ý muôn Do nhược điểm thiết mà trongđiện gian tử Em xin chân thành cảm nhiều thời trước đây, người ta ơn khicác sửthầy dụngcôcác hệ truyền động điều chỉnh Sinh viên: tốc độ động không đồng mà chủ yếu dùng cácThanh hệ truyền Đặng Thư động chiều Trước thực tế đó, với phát triển ngành điện tử bán dẫn công suất, hệ truyền động điện điều chỉnh tốc độ động không đồng đời trở thành hệ truyền động cạnh tranh hiệu với hệ truyền động động chiều Có nhiều phương pháp để điều chỉnh tốc độ dựa vào việc ứng dụng thiết bị điện tử công suất, đồ án đưa xem xét hệ truyền động điều chỉnh tốc độ động không đồng ba pha roto lồng sóc điều chỉnh pha Nội dung gồm chương: - Chương mở đầu: Tổng quan động không đồng - Chương I: Tổng quan phương pháp điều khiển động không đồng - Chương II: Phương pháp điều khiển cách thay đổi điện áp stato - Chương III: Tính toán sô" liệu, đặc tính động SV: Đặng Thanh Thư trang Đồ án tốt nghiệp Trường ĐHBK Hà Nội MỞ ĐẦU TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG KHÔNG ĐồNG BỘ I Vài nét động không bộ: Máy điện KĐB loại máy điện xoay chiều, chủ yếu dùng làm động điện, kết cấu đơn giản, làm việc chắn, hiệu suất cao giá thành hạ nên động KĐB loại động dùng rộng rãi ngành kinh tế quốc dân với công suất từ vài đến vài chục Kw Trong công nghiệp, thường dùng máy điện không đồng làm nguồn động lực cho máy cán thép loại vừa nhỏ, động lực cho máy công cụ nhà máy công nghiệp nhẹ Trong hầm mỏ thường dùng làm máy tời hay quạt gió, nông nghiệp thường dùng làm máy bơm nước hay máy gia công nông sản Trong đời sông hàng ngày, máy điện KĐB chiếm vị trí quan trọng như: Quạt gió, máy quay đĩa, động tủ lạnh , Tóm lại, với phát triển sản xuất điện khí hóa, tự động hóa phương tiện sinh hoạt hàng ngày, phạm vi ứng dụng máy điện KĐB ngày rộng rãi Tuy động điện KĐB có nhược điểm hệ sô coscp máy thường không cao đặc tính điều chỉnh tốc độ không tốt, nên ứng dụng lĩnh vực cần điều chỉnh tốt độ có phần bị hạn chế Máy điện không đồng dùng làm máy phát điện điện áp không tốt so với máy điện đồng người ta không sử dụng để làm máy phát Động không đồng có hai loại động roto lồng sóc động roto dây quấn Động roto dây quấn áp dụng cho tải có công suất lớn cần điều chỉnh tốc độ (điều chỉnh tốc độ mở máy điện trở phụ) Còn đôi với loại tải trung bình nhỏ, người ta thường sử SV: Đặng Thanh Thư trang Đồ án tốt nghiệp Trường ĐHBK Hà Nội II Nguyên lý làm việc động không đồng ba pha: Động KĐB ba pha hoạt động dựa tượng cảm ứng điện từ, động KĐB gọi động cảm ứng Dây quấn ba pha stator đặt lệch không gian 120°, cấp dòng điện xoay chiều ba pha lệch thời gian 120° điện Lúc ấy, máy hình thành từ trường quay, quay với tốc độ đồng bộ: Hđb = —7- (v/p) p Trong đó: - f tần sô" nguồn điện cấp cho động - p sô" đôi cực từ động Từ trường quay stato quét qua dẫn roto làm cảm ứng dẫn sức điện động theo định luật cảm ứng điện từ Sức điện động có chiều xác định theo quy tắc bàn tay phải Vì Roto kín mạch nên sức điện động tạo dòng điện xoay chiều iR chạy dây quân Roto, dòng iR lại tạo từ trường Roto hợp với từ trường quay tạo thành từ trường khe hở (giữa Roto Stato) Dòng iR chạy dẫn nằm từ trường nên bị tác động lực điện từ có chiều xác định theo quy tắc bàn tay trái Hợp lực tạo thành Momen quay tác động lên dây quân Roto làm cho roto quay theo chiều từ trường Tô"c độ Roto nhỏ tô"c độ đồng từ trường quay để có tác động tương đôi dẫn với từ trường quay stato, roto quay đến tôc độ đồng roto không tồn dòng cảm ứng không momen quay Do tốc độ động không tô"c độ đồng nên gọi động không đồng SV: Đặng Thanh Thư trang Đồ án tốt nghiệp Nội Trường ĐHBK Hà CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐlỀư KHIÊN ĐỘNG Cơ KHÔNG ĐỒNG BỘ Động điện không đồng sử dụng phổ biến, hệ truyền động điều khiển tốc độ sử dụng so với hệ truyền động chiều có nhược điểm điều chỉnh tốc độ khó khăn Tuy nhiên, với việc phát triển công nghệ bán dẫn điện tử tin học việc điều khiển tốc độ động không đồng trở nên dễ dàng nhiều đồng thời hệ truyền động điều khiển tốc độ động không đồng trở thành hệ truyền động cạnh tranh hiệu với hệ truyền động động chiều Để điều chỉnh tốc độ động không đồng bộ, ta tác động vào mạch roto mạch stato động Trong thực tế, với hệ truyền động người ta hay dùng phương pháp điều khiển tốc độ động không đồng sau: Điều khiển phương pháp thay đổi điện áp cấp vào stato động Điều khiển phương pháp thay đổi điện trở mạch roto Điều khiển phương pháp thay đổi tần số nguồn cấp vào stato động Điều khiển phương pháp điều chỉnh công suất trượt Tuỳ vào trường hợp cụ thể mà người ta sử dụng phương pháp cho thích hợp Sau phần trình bày phương pháp nêu I Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động không đồng bộ: SV: Đặng Thanh Thư trang Đồ án tốt nghiệp Trường ĐHBK Hà Nội Đôi với động KĐB, điện áp nguồn cấp thay đổi làm momen động thay đổi tỉ lệ với bình phương lần thay đổi điện áp (do thay đổi dòng điện từ thông) Khi momen điện thay đổi mà momen chưa kịp thay đổi tốc độ động thay đổi Do đó, thay đổi điện áp cấp cho động tốc độ động thay đổi M = u2 suy : Mth - u2 Mnm - u2 Trong đó: Sth — R-2 Mà : R.2 = const nên Sth = const Để thay đổi điện áp cấp vào stato động cơ, ta sử dụng máy biến áp cuộn kháng đặt vào stator đổi nối Y - À dùng điều áp Tiristor Đôi với hệ truyền động động roto lồng sóc, người ta thường sử dụng điều áp để thay đổi dòng điện điện áp mà không làm thay đổi tần sô" để điều chỉnh tốc độ hạn chế dòng mở máy phương pháp giảm điện áp khởi động Hình 1.1: sơ đồ đơn giản phương pháp thay đổi điện áp stato SV: Đặng Thanh Thư trang Đồ án tốt nghiệp Trường ĐHBK Hà Nội Khi giảm điện áp đặt vào stator động cơ, ta đặc tính Hình 1.2 :Đặc tính điều chỉnh tốc độ cách thay đổi điện áp vào Stator Dựa vào đặc tính ta nhận thấy giảm điện áp momen giảm nhiều Do đó, phương pháp thích hợp với tải có momen tỷ lệ với tốc độ tải quạt gió, không thích hợp với tải có momen không đổi Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi tần sô" nguồn cấp : Để thay đổi tốc độ cách tác động vào stato động phương pháp thay đổi điện áp nguồn cấp ta sử dụng phương pháp thay đổi tần sô" nguồn cấp vào động Nguyên lý phương pháp tần sô" nguồn câ"p thay đổi tốc độ không tải lý tưởng CO] = 27if/p thay đổi theo tỷ lệ với tần sô" Đây phương pháp điều chỉnh trơn hoàn toàn ta điều chỉnh bâ"t kỳ tốc độ 00] = 27ĩf/p f = var nên co = var SV: Đặng Thanh Thư trang Đồ án tốt nghiệp Trường ĐHBK Hà Nội Hình 1.3: Sơ đồ đơn giần phương pháp thay đổi tần sô' Nếu giữ cho điện áp không đổi ta có quan hệ : Mth = —= _L Củ.Xnm f (U = const) Nghĩa giữ điện áp không đổi, tần sô" giảm lần momen động tăng lên tỷ lệ với bình phương lần suy giảm tần sô" Như thê", ta tăng momen động phương pháp giảm tần sô" Thực tê" tần sô giảm so với tần sô định mức dòng điện tăng lên nhiều điện áp giữ nguyên điện kháng giảm (điện kháng tỷ lệ với tần sô) Do đó, giảm tần sô phải giảm điện áp cho tỷ sô" điện áp tần sô" không đổi Như vậy, trường hợp giảm tần sô" mô men không thay đổi Do đó, đặc tính có hai phần fi > fđm fi < fđm- SV: Đặng Thanh Thư trang Đồ án tốt nghiệp Trường ĐHBK Hà Nội Ta có dạng đặc tính động không đồng thay đổi tần sô nguồn lưới sau : co ư>n fi>f,đm 1^1 đm f,[...]... Nội dung của phương pháp này như sau : Khi điện áp xoay chiều hình sin được đặt vào Anot của tiristor , để có thể điều khiển được góc mở a của Tiristor trong vùng điện áp dương Anot ta cần tạo ra một điện áp tựa dạng tam giác gọi là điện áp răng cưa Điện áp tựa cần có trong vùng điện áp dương Anot Để điều khiển được góc mở a của Tiristor ta dùng một điện áp điều khiển uđk so sánh với điện áp tựa Tại... TÍNH TOÁN BỘ ĐIÊU CHỈNH PHA Với phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ bằng bộ điều chỉnh pha, điện áp lưới trước khi đưa vào động cơ sẽ được đưa qua bộ điều chỉnh pha (hay còn gọi là bộ điều áp xoay chiều) Bộ điều chỉnh pha lại làm việc với một tín hiệu điều khiển uđk Khi thay đổi tín hiệu Uđk này ta sẽ làm thay đổi điện áp đặt vào stator (U 1(1)) I Bộ điều chỉnh một pha: T, Nguyên lý:... điều kiện là phải có điện áp dương Anod và có xung điều khiển tác động lên cực điều khiển của Tiristor Đôi với điện áp xoay chiều, nếu chỉ sử dụng một Tiristor thì nó chỉ có thể làm việc được trong một nửa chu kỳ của điện áp Do đó, người ta mắc 2 Tiristor song song ngược để có thể làm việc được trong cả chu kỳ Lúc này, để thay đổi điện áp ra ta chỉ cần tác động lên điện áp điều khiển nghĩa là làm thay. .. xung điều khiển Tiristor được mở từ thời điểm phát xung đến cuối bán kỳ ( hoặc tới khi dòng qua Tiristor bằng không ) Mạch điều khiển Tiristor thường có các khâu cơ bản sau: -Khâu đồng pha: (ĐF) nhằm tạo ra điện áp răng cưa tuyến tính có pha trùng với pha điện áp Anôt của Tiristor - Khâu so sánh (SS): khâu này có nhiệm vụ so sánh giữa điện áp tựa vđi điện áp điều khiển, tìm thời điểm 2 điện áp này bằng. .. được điện áp cấp vào stator của động cơ Ui(D theo góc mở OL Từ và (p tra được V và có xácdây định được U]ta có Đô"ia với bộtađiều áp ba V2, pha từ tải đó đâusuy saorakhông trung tính bảng quan hệ v2 = f(a,(p) như hình vẽ sau: Hình 1.10: Quan hệ V =f(a,(p) b Xác định các thông sô" khi thay đổi điện áp : Như ta đã biết, khi thay đổi điện áp thì mo men cũng sẽ thay đổi theo tỷ lệ với bình phương lần sự thay. .. bộ điều chỉnh pha 2 Tính chọn Tiristor của mạch động lực Để chọn Tiristor ta phải dựa vào các yếu tô" cơ bản như điện áp, dòng điện, điều kiện toả nhiệt của van bán dẫn Theo các yêu cầu của tải ta có thể chọn Tiristor như sau: a.Chọn theo dòng điện và điều kiện làm mát: SV: Đặng Thanh Thư trang 32 Độ sụt áp trên van Dòng điện rò Điện áp điều khiển Dòng điện điều khiển Dòng tự giữ ôc độ biên thiên điện. .. đặc tính nhân tạo của động cơ: Theo yêu cầu thiết kế là điều chỉnh điện áp vào động cơ để điều chỉnh tốc độ của động cơ trong điều kiện tần sô" không đổi Như vậy, ta phải xây dựng được các đặc tính nhân tạo khi thay đổi điện áp Ta sẽ xây dựng các đặc tính có điện áp nhỏ hơn điện áp định mức, cụ thể là ta sẽ xây dựng các đặc tính ứng với điện áp bằng 0,4Uđm; 0,6Uđm; 0,8Udm Theo đơn vị tương đôi, lây... nguyên lý điều chỉnh công suất trược p, = p2 + APS Khi thay đổi góc mở chậm của Tiristor ở trạng thái nghịch lưu, ta sẽ làm cho APS thay đổi dẫn đến độ trượt s cũng sẽ thay đổi Ta có đặc tính điều chỉnh như sau: Hình 1.8: Đặc tính cơ của động cơ khi điều chỉnh công suất trượt SV: Đặng Thanh Thư trang 12 Đồ án tốt nghiệp Trường ĐHBK Hà Nội II Phương pháp điều chỉnh điện áp stator 1 Nguyên lý: Từ phương. .. Ị , nghĩa là coi R/ = 0 và phương trình đặc tính cơ có dạng gần đúng: (1.13) Trong đó: = -^ ( 1.14) (1.15) 3 Phương pháp tính toán các thông sô" khi thay đổi điện áp: Xác định điện áp câ"p vào stator của động cơ từ bộ điều a áp: Để xác định điện áp câ"p vào stator của động cơ thông qua bộ điều a - góc mở của Tiritor cp - xác định từ hệ sô" công suất SV: Đặng Thanh Thư trang 16 Đồ án tốt nghiệp Trường... khi thay đổi điện áp nguồn cấp cho động cơ ơ, thì momen của động cơ cũng thay đổi theo Từ đó, tốc độ làm việc của động cơ sẽ chuyển sang chế độ xác lập khác 2 Phương trình đặc tính cơ Để thành lập đặc tính của động cơ không đồng bộ ta sử dụng sơ đồ thay thế Dựa vào sơ đồ thay thê ta xác định được dòng điện stator : 1 1 ( 1.2) Trong đó: Xnm _ điện kháng ngắn mạch R] R2’_ điện _ trở điện ro to trở qui đổi ... khiển phương pháp thay đổi điện áp cấp vào stato động Điều khiển phương pháp thay đổi điện trở mạch roto Điều khiển phương pháp thay đổi tần số nguồn cấp vào stato động Điều khiển phương pháp điều. .. momen không đổi Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi tần sô" nguồn cấp : Để thay đổi tốc độ cách tác động vào stato động phương pháp thay đổi điện áp nguồn cấp ta sử dụng phương pháp thay đổi tần sô"... điện áp nguồn cấp thay đổi làm momen động thay đổi tỉ lệ với bình phương lần thay đổi điện áp (do thay đổi dòng điện từ thông) Khi momen điện thay đổi mà momen chưa kịp thay đổi tốc độ động thay