www.hanghaivietnam.com Âải Hc  Nàơng - Trỉåìng Âải hc Bạch Khoa Khoa Âiãûn - Nhọm Chun män Âiãûn Cäng Nghiãûp Giạo trçnh Biãn soản: MẠY ÂIÃÛN Bi Táún Låüi Chỉång 15 KHÅÍI ÂÄÜNG V ÂIÃƯU CHÈNH TÄÚC ÂÄÜ ÂÄÜNG CÅ ÂIÃÛN KHÄNG ÂÄƯNG BÄÜ 14.1 KHÅÍI ÂÄÜNG ÂÄÜNG CÅ KHÄNG ÂÄƯNG BÄÜ Phỉång trçnh cán bàòng mämen quạ trçnh khåíi âäüng: M − Mc = J dΩ dt âọ: M : Mämen âiãûn tỉì ca âäüng cå âiãûn: f1(Ω) MC : Mämen cn ca ti: f2(Ω) J : Mämen quạn Ta tháúy: + Tàng täúc âäü thûn låüi dΩ/dt > → M > MC + (M - MC) cng låïn thç täúc âäü tàng cng nhanh + Mạy cọ quạn låïn thç thåìi gian khåíi âäüng tk láu Dng âiãûn khåíi âäüng Ik : khåíi âäüng Ω = , s = nãn : U1 Ik = ( r1 + C1r2' ) + (x + C1x '2 ) Thỉåìng thç : Ik = (4÷7)Iâm ỉïng våïi m Mämen khåíi âäüng Mk : m1 U12 r2' Mk = × Ω1 ( r1 + C1 r2' ) + (x + C1x '2 ) u cáưu khåíi âäüng âäüng cå : • Mämen Mk phi låïn âãø thêch ỉïng våïi âàûc ti • Dng Ik cng nh cng täút âãø khäng nh hỉåíng âãún cạc phủ ti khạc • Thåìi gian tk cáưn nhanh âãø mạy cọ thãø lm viãûc âỉåüc • Thiãút bë khåíi âäüng âån gin, r tiãưn, tin cáûy v êt täún nàng lỉåüng Nhỉỵng u cáưu trãn l trại ngỉåüc nhau, vç thãú ty theo u cáưu sỉí dủng v cäng sút ca lỉåïi âiãûn m ta chn phỉång phạp khåíi âäüng thêch håüp www.hanghaivietnam.com www.hanghaivietnam.com 14.1.1 Khåíi âäüng trỉûc tiãúp Trãn hçnh 14.1 l så âäư näúi dáy khåíi âäüng trỉûc tiãúp âäüng cå khäng âäưng bäü Âọng cáưu dao CD näúi trỉûc tiãúp dáy qún stato vo lỉåïi, âäüng cå quay Ỉu âiãøm ca phỉång phạp ny: + Thiãút bë khåíi âäüng âån gin + Mämen khåíi âäüng Mk låïn, U1 + Thåìi gian khåíi âäüng tk nh Khuút âiãøm ca phỉång phạp ny l dng CD âiãûn khåíi âäüng Ik låïn lm nh hỉåíng âãún cạc phủ ti khạc Do váûy phỉång phạp náưy dng cho nhỉỵng âäüng cå cäng sút nh v cäng sút ÂC ca ngưn låïn hån nhiãưu láưn cäng sút âäüng Hçnh 16-1 Khåíi âäüng trỉûc tiãúp cå 14.1.2 Khåíi âäüng bàòng cạch gim âiãûn ạp âàût vo dáy qún stato Cạc phỉång phạp sau âáy nhàòm mủc âêch gim dng âiãûn khåíi âäüng Ik Nhỉng gim âiãûn ạp khåíi âäüng thç mämen khåíi âäüng cng gim theo Khåíi âäüng dng cün khạng màõc näúi tiãúp vo mảch stato: Trãn hçnh 14.2 l så âäư näúi dáy khåíi âäüng âäüng cå khäng âäưng bä dng cün khạng CKü Khi khåíi âäüng : CD2 càõt, âọng CD1 âãø näúi dáy qún stato vo lỉåïi âiãûn thäng qua CK, âäüng cå quay äøn âënh, âọng CD2 âãø ngàõn mảch âiãûn khạng, näúi trỉûc tiãúp dáy qún stato vo lỉåïi Âiãûn ạp âàût vo dáy qún stato kâ: (k < 1) U’k= kU1 Âng âiãûn khåíi âäüng: I’k= kIk Våïi Ik: dng khåíi âäüng trỉûc tiãúp våïi U1 Mämen khåíi âäüng: U1 CD1 CK CD2 ÂC Hçnh 14 Khåíi âäüng dng âiãûn Mk= k2Mk Khåíi âäüng dng mba tỉû ngáùu: Trãn hçnh 14.3 l så âäư näúi dáy khåíi âäüng âäüng cå khäng âäưng bäü dng mạy biãún ạp tỉû ngáùu (MBA TN) Trỉåïc khåíi âäüng : càõt CD2, âọng CD3, MBA TN âãø åí vë trê âiãûn ạp âàût vo âäüng cå khong (0.6÷0,8)m, âọng CD1 âãø näúi dáy www.hanghaivietnam.com www.hanghaivietnam.com qún stato vo lỉåïi âiãûn thäng qua MBA TN, âäüng cå quay äøn âënh, càõt CD3, âng CD2 âãø ngàõn mảch MBA TN, näúi trỉûc tiãúp dáy qún stato vo lỉåïi Khi khåíi âäüng, âäüng cå âỉåüc cáúp âiãûn: U1 (k < 1) Uk= kT U1 Lục âọ dng âiãûn khåíi âäüng: CD1 I’k= kT Ik våïi Ik: dng khåíi âäüng trỉûc tiãúp Dng âiãûn MBATN nháûn tỉì lỉåïi âiãûn: CD2 I1 = kTI’k = k2TIk TN Mämen khåíi âäüng: M’k= k2T Mk ÂC Hçnh 14.3 Khåíi âäüng dng MBA TN CD3 Khåíi âäüng bàòng cạch âäøi näúi Y→ Δ: Trãn hçnh 14.4 l så âäư näúi dáy khåíi âäüng bàòng cạch âäøi näúi Y sang Δ âäüng cå khäng âäưng bäü Phỉång phạp ny chè dng cho âäüng cå lục mạy lm viãûc bçnh thỉåìng näúi Δ, khåíi âäüng näúi Y, sau täúc âäü quay gáưn äøn âënh chuøn vãư näúi Δ âãø lm viãûc Âiãûn ạp pha khåíi âäüng: U1 U 'kf = Uk CD1 Dng âiãûn khåíi âäüng näúi Y: I kY = I 'kf = I kf CD2 Dng âiãûn khåíi âäüng trỉûc tiãúp: I kΔ = 3I kf Δ ÂC I kΔ 3I kf = =3 I kf I kY Mämen khåíi âäüng Mk gim âi láưn Ta cọ: Y Hçnh 14 Khåíi âäüng âäøi näúi Y→ Δ 14.1.3 Khåíi âäüng bàòng cạch thãm Rp vo mảch räto dáy qún: Phỉång phạp náưy chè dng cho nhỉỵng âäüng cå räto dáy qún vç âàûc âiãøm ca loải âäüng cå ny l cọ thãø thãm âiãûn tråí phủ vo mảch räto Khi âiãûn tråí räto thay www.hanghaivietnam.com www.hanghaivietnam.com âäøi thç âàûc M = f(s) cng thay âäøi theo Khi âiãưu chènh âiãûn tråí mảch räto thêch âạng thç Mk = Mmax (âỉåìng 3) Sau räto quay âãø giỉỵ mäüt mämen âiãûn tỉì nháút âënh quạ trçnh khåíi âäüng ta càõt dáưn âiãûn tråí näúi thãm vo mảch räto lm cho quạ trçnh tàng täúc âäüng cå tỉì âàûc náưy sang âàûc khạc v sau càõt ton bäü âiãûn tråí thç s tàng täúc âãún âiãøm lm viãûc ca âàûc cå tỉû nhiãn M U1 r2 r2+ rp2 r2+ rp2+rp1 CD1 ÂC K2 s rp2 (b) K1 rp1 (a) Hçnh 14 Khåíi âäüng âäüng cå räto dáy qún a) Så âäưkhåíi âäüng; b) Âàûc khåíi âäüng Ỉu âiãøm ca phỉång phạp náưy l Mk låïn cn dng âiãûn khåíi âäüng IK nh Nhỉåüc âiãøm ca phỉång phạp náưy l âäüng cå räto dáy qún chãú tảo phỉïc tảp hån räto läưng sọc nãn giạ thnh âàõt hån, bo qun khọ khàn hån v hiãûu sút cng tháúp hån 14.2 ÂIÃƯU CHÈNH TÄÚC ÂÄÜ ÂÄÜNG CÅ KHÄNG ÂÄƯNG BÄÜ Trỉåïc âáy, nãúu cọ u cáưu âiãưu chènh täúc âäü cao thỉåìng dng âäüng cå âiãûn mäüt chiãưu Nhỉng ngy nhåì k thût âiãûn tỉí phạt triãùn nãn viãûc âiãưu chènh täúc âäü âäüng cå khäng âäưng bäü khäng gàûp khọ khàn máúy våïi u cáưu phảm vi âiãưu chènh, âäü bàòng phàóng âiãưu chènh v nàng lỉåüng tiãu thủ Ta tháúy cạc phỉång phạp âiãưu chènh ch úu cọ thãø thỉûc hiãûn : + Trãn stato : Thay âäøi âiãûn ạp U âỉa vo dáy qún stato, thay âäøi säú âäi cỉûc tỉì p dáy qún stato v thay âäøi táưn säú f ngưn âiãûn + Trãn räto : Thay âäøi âiãûn tråí räto, näúi cáúp hồûc âỉa sââ phủ vo räto 14.2.1 Âiãưu chènh täúc âäü bàòng cạch thay âäøi âiãûn ạp Ta â biãút, hãû säú trỉåüt tåïi hản sm khäng phủ thüc vo âiãûn ạp Theo (14.40) v (14.43), nãúu r’2 khäng âäøi thç gim âiãûn ạp ngưn U1, hãû säú trỉåüt tåïi hản sm s khäng âäøi cn Mmax gim tè lãû våïi U12 Váûy h âàûc thay âäøi hçnh (14.7) lm cho täúc âäü thay âäøi theo Phỉång phạp náưy chè thỉûc hiãûn mạy mang ti, cn mạy khäng ti gim âiãûn ạp ngưn, täúc âäü gáưn khäng âäøi www.hanghaivietnam.com www.hanghaivietnam.com B A n C MC nm < U1 < U2 U3 M ÂC (a) (b) Hçnh 14.6 Âiãưu chènh täúc âäü bàòng cạch thay âäøi âiãûn ạp ngưn âiãûn a) Så âäư mảch âäüng lỉûc; b) Âàûc cå våïi cạc U khạc 14.2.2 Âiãưu chènh täúc âäü bàòng cạch thay âäøi táưn säú Våïi âiãưu kiãûn nàng lỉûc quạ ti khäng âäøi, cọ thãø tçm âỉåüc quan hãû giỉỵa âiãûn ạp U1, táưn säú f1 v mämen M Trong cäng thỉïc vãư mämen cỉûc âải, b qua âiãûn tråí r1 thç mämen cỉûc âải cọ thãø viãút thnh : M max U12 =C ; f1 Trong âọ C l mäüt hãû säú n Invertor (dc - ac) IM f gim → Rectifier (ac- dc) MC 3φ V control f control M (a) (b) Hçnh 14.7 Âiãưu chènh täúc âäü bàòng cạch thay âäøi táưn säú ngưn âiãûn a) Så âäư khäúi; b) Âàûc cå U1/f khäng âäøi Gi thiãút U’1 v M’ l âiãûn ạp v mämen lục táưn säú f1’, càn cỉï vo âiãưu kiãûn nàng lỉûc quạ ti khäng âäøi, ta cọ : www.hanghaivietnam.com www.hanghaivietnam.com M'max M max = M' M M ' M ' max U1'2 f12 = = M M max U12 f1'2 hay U1' f1 ' M ' = U1 f1 M Do âọ ta cọ: Trong thỉûc tãú ỉïng dủng, thỉåìng u cáưu mämen khäng âäøi, nãn ta cọ : U1' f1 ' = U1 f1 U1 = const f1 hay Trỉåìng håüp u cáưu cäng sút Pcå khäng âäøi, nghéa l mämen tè lãû nghëch våïi táưn säú, ta cọ : M1' f1 = ; M1 f1' Thãú vo trãn ta âỉåüc : U1' f' = f1 U1 Tọm lải, thay âäøi táưn säú f1, ta phi âäưng thåìi thay âäøi U1 âỉa vo âäüng cå Trỉåìng håüp U1/f = Cte v táưn säú gim cọ âàûc cå hçnh 14.7b, cạch âiãưu chènh ny cọ cạc âàûc thêch håüp våïi loải ti cáưn MC = Cte váûn täúc thay âäøi 14.2.3 Âiãưu chènh täúc âäü bàòng cạch âiãưu chènh âiãûn tråí räto Thay âäøi âiãûn tråí dáy qún räto, bàòng cạch màõc thãm biãún tråí ba pha vo mảch räto ca âäüng cå räto dáy qún hçnh 14.15a Do biãún tråí âiãưu chènh phi lm viãûc láu di nãn cọ kêch thỉåïc låïn hån biãún tråí khåíi âäüng H âàûc cå ca ÂK räto dáy qún dng biãún tråí âiãưu chènh täúc âäü trãn hçnh 14.15b Khi tàng âiãûn tråí, täúc âäü quay ca âäüng cå gim Táưn säú âọng càõt v âiãûn tråí tỉång âỉång ca mảch BÂX : f= 1 = ; t1 + t T R C = R1 t1 t = R 1 = R 1ρ t1 + t T Phỉång phạp náưy gáy täøn hao biãún tråí nãn lm hiãûu sút âäüng cå gim Tuy váûy, âáy l phỉång phạp khạ âån gin, täúc âäü âỉåüc âiãưu chènh liãn tủc phảm vi tỉång âäúi räüng nãn âỉåüc dng nhiãưu cạc âäüng cå cäng sút cåí trung bçnh www.hanghaivietnam.com www.hanghaivietnam.com M U1 r2 CD1 r2+ rp1 r2+ rp2+rp1 IM s rp s1 s2 s3 s4 s5 (b) (a) 3φ Id Rcå + UC IM R − (c) 3φ Id Tach IM Rcå + UC R − (d) n − n* Σ + + Id α Σ Hçnh 14.8 Âiãưu chènh täúc âäü âäüng cå räto dáy qún dng âiãûn tråí a) Så âäư âiãưu chènh; b) Âàûc tênh; c Så âäư mảch håí; d Så âäư mảch kên 14.2.4 Âiãưu chènh täúc âäü bàòng cạch näúi cáúp tr nàng lỉåüng vãư ngưn Nàng lỉåüng trỉåüt táưn säú f2 = sf1 l tiãu hao trãn âiãûn tråí phủ âỉåüc chènh lỉu thnh nàng lỉåüng mäüt chiãưu (hçnh 15.9), sau âọ qua bäü nghëch lỉu âỉåüc biãún âäøi thnh nàng lỉåüng xoay chiãưu táưn säú f tr vãư ngưn Quan hãû giỉỵa hãû säú trỉåüt s v gọc måí α ca thyristor : • Âiãûn ạp ca chènh lỉu cáưu ba pha : U C = 1,35 s K D U • Âiãûn ạp ca nghëch cáưu : U N = 1,35 K B U cos α W2 k dq ; sKDU: âiãûn ạp ca räto; KB : tè säú biãún ạp Våïi K D = W1k dq1 www.hanghaivietnam.com www.hanghaivietnam.com U CD1 BA ÂC Bäü CL Bäü NL UCL (a) UNL 3φ Id (b) Tach + + UCL IM UNL − − n n* Σ + − − + Id α Σ Hçnh 14.9 Âiãưu chènh täúc âäü ÂC bàòng cạch tr nàng lỉåüng vãư ngưn a Så âäư mảch håí; b Så âäư mảch kên Váûy, tỉì cạc cäng thỉïc trãn ta cọ: s=− KB cos α KD våïi 900 < α < 1800 nãn cosα < ] R R^ www.hanghaivietnam.com