Bài giảng Truyền động điện - ĐH Phạm Văn Đồng

Bài giảng Truyền động điện được soạn thảo dựa trên cơ sở chương trình môn học cùng tên đã được Bộ môn Điện - Điện tử. Bài giảng gồm có 3 chương trình bày các khái niệm cơ bản về hệ truyền động điện và đặc tính cơ của động cơ điện, các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều kích từ độc lập và động cơ không đồng bộ.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC PHẠM VĂN ĐỒNG KHOA KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ BỘ MÔN ĐIỆN – ĐIỆN TỬ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN BÀI GIẢNG DÙNG CHO BẬC CAO ĐẲNG  o i A a c tn e b nt1 d Rf1 f m g Rf1 + Rf2 tn h Ic I2 I1 Iư Rf1 + Rf2 + Rf3 TH.S LÊ TRƯƠNG HUY BÀI GIẢNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN DÙNG CHO BẬC CAO ĐẲNG SỐ TIẾT: 30 QUẢNG NGÃI, NĂM 2018 LỜI NÓI ĐẦU Bài giảng TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN soạn thảo dựa sở chương trình mơn học tên Bộ môn Điện - Điện tử, Khoa Kỹ thuật - công nghệ, Trường Đại học Phạm Văn Đồng thông qua, nhằm phục vụ cho sinh viên bậc Cao đẳng, ngành Công nghệ kỹ thuật điện - điện tử Trường Đại học Phạm Văn Đồng Để tiếp thu tốt kiến thức môn học này, sinh viên cần phải nắm vững kiến thức môn Mạch điện, Máy điện Điện tử công suất Bài giảng TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN gồm chương: - Chương chương nêu khái niệm hệ truyền động điện đặc tính động điện - Chương trình bày phương pháp điều chỉnh tốc độ động chiều kích từ độc lập động không đồng Trong soạn thảo giảng này, tác giả đưa số ví dụ cụ thể nhằm mục đích minh họa vấn đề lý thuyết ứng dụng thực tế hệ truyền động điện Ở cuối chương có câu hỏi ơn tập hay tập tự giải, giúp sinh viên hiểu sâu kiến thức học rèn luyện kỹ tính tốn để phục vụ cho kỳ thi cuối học kỳ Nội dung giảng chắn nhiều vấn đề cần bổ sung, hồn thiện Rất mong nhận góp ý xây dựng đồng nghiệp người học Mọi góp ý xin gởi địa chỉ: Bộ môn Điện - Điện tử, Khoa Kỹ thuật - công nghệ, Trường Đại học Phạm Văn Đồng 509 Phan Đình Phùng, Quảng Ngãi Tác giả MỤC LỤC Trang LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 1.1 Cấu trúc hệ truyền động điện 1.2 Phân loại hệ truyền động điện 1.3 Phân loại momen cản 1.4 Đặc tính động điện 1.5 Phương trình chuyển động truyền động điện 10 1.6 Các trạng thái làm việc động điện 11 CÂU HỎI ÔN TẬP 14 CHƯƠNG 2: ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN 15 2.1 Khái niệm chung 15 2.2 Đặc tính động chiều kích từ độc lập (kích từ song song) 16 2.2.1 Sơ đồ nối dây động chiều kích từ độc lập kích từ song song 16 2.2.2 Phương trình đặc tính 17 2.2.3 Đặc tính tự nhiên 21 2.2.4 Các đặc tính nhân tạo 23 2.2.5 Các trạng thái hãm 29 2.3 Đặc tính động khơng đồng 40 2.3.1 Sơ đồ đấu dây 40 2.3.2 Phương trình đặc tính 41 2.3.3 Đặc tính tự nhiên 47 2.3.4 Các đặc tính nhân tạo 48 2.3.5 Các trạng thái hãm 54 BÀI TẬP TỰ GIẢI 60 CHƯƠNG 3: ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 61 3.1 Các tiêu điều chỉnh tốc độ 61 3.1.1 Sai số tốc độ đặt 61 3.1.2 Phạm vi điều chỉnh 62 3.1.3 Độ tinh điều chỉnh 62 3.1.4 Mức độ phù hợp đặc tính tải cho phép động đặc tính 64 máy sản xuất 3.1.5 Tính kinh tế hệ điều chỉnh 65 3.2 Điều chỉnh tốc độ động điện chiều 65 3.2.1 Điều chỉnh điện trở phụ mạch phần ứng 65 3.2.2 Điều chỉnh từ thơng kích từ 69 3.2.3 Điều chỉnh điện áp phần ứng 71 3.3 Điều chỉnh tốc độ động không đồng 74 3.3.1 Điều chỉnh điện trở phụ mạch rôto 75 3.3.2 Điều chỉnh điện áp stato 77 3.3.3 Điều chỉnh tần số nguồn cấp cho động 79 3.3.4 Điều chỉnh công suất trượt 86 BÀI TẬP TỰ GIẢI 92 TÀI LIỆU THAM KHẢO 93 Chương CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 1.1 Cấu trúc hệ truyền động điện 1.1.1 Định nghĩa hệ truyền động điện Hệ truyền động điện tổ hợp nhiều thiết bị phần tử điện - dùng để biến đổi điện thành cung cấp cho cấu công tác máy sản xuất, đồng thời điều khiển dòng lượng tùy theo yêu cầu công nghệ máy sản xuất 1.1.2 Hệ truyền động máy sản xuất Xét sơ đồ truyền động loại máy sau đây: a) Truyền động máy bơm nước Động Đ CT (Cánh bơm) M  Mct (Mc) Đ Khớp nối trục Hình 1.1 Truyền động máy bơm nước Động điện Đ biến đổi điện thành tạo momen quay M làm quay trục máy cánh bơm Cánh bơm cấu cơng tác CT, chịu tác động nước tạo momen Mct ngược chiều tốc độ quay  trục, momen tác dụng lên trục động cơ, ta gọi momen cản Mc Nếu Mc cân với momen động cơ: M = Mc hệ có chuyển động ổn định với tốc độ không đổi  = const b) Truyền động mâm cặp máy tiện Bộ truyền lực TL M Mâm cặp MC Phôi PH Fc Mct  Đ x Mc Động Đ x x x Dao cắt DC x x Cơ cấu công tác CT Hình 1.2 Truyền động mâm cặp máy tiện Cơ cấu công tác CT bao gồm mâm cặp MC, phôi (kim loại) PH kẹp mâm dao cắt DC Khi làm việc động Đ tạo momen M làm quay trục, qua truyền lực TL gồm đai truyền cặp bánh răng, chuyển động quay truyền đến mâm cặp phôi Lực cắt dao tạo nên phơi hình thành momen Mct tác động cấu cơng tác có chiều ngược với chiều chuyển động Nếu dời điểm đặt Mct trục động ta có momen cản Mc (thay cho Mct) Cũng tương tự ví dụ trước, M = Mc hệ làm việc ổn định với tốc độ quay  = const tốc độ cắt dao phôi không đổi c) Truyền động cần trục máy nâng Cơ cấu công tác gồm trống tời TT, dây cáp C tải trọng G Lực trọng trường G tác động lên trống tời tạo momen cấu cơng tác Mct dời điểm đặt trục động ta có momen cản Mc (thay cho Mct), động Đ tạo momen quay M Khác với hai ví dụ trước, cần trục máy nâng Mct (hoặc Mc) có chiều tác động lực trọng trường định nên khơng phụ thuộc chiều tốc độ, nghĩa có trường hợp ngược chiều chuyển động – cấu công tác tiêu thụ lượng động cung cấp có trường hợp Mct chiều chuyển động – cấu công tác gây chuyển động, tạo lượng cấp cho trục động Bộ truyền lực TL Động Đ M  x Đ x Dt x x Mct Trống tời TT Dây cáp C Tải trọng G Hình 1.3 Truyền động cần trục Ví dụ, nâng tải trọng, động cấp lượng để gây chuyển động: M chiều  Tải trọng cản trở chuyển động tiêu thụ lượng động cấp vào hệ: Mc ngược chiều  Khi hạ tải trọng nặng, tải trọng với lực trọng trường làm trống tời quay Chính cấp vào hệ gây chuyển động: Mct (hoặc Mc) chiều  Năng lượng qua truyền TL đưa động làm quy trục động Lúc động làm việc máy phát điện, tiêu thụ biến thành điện Đồng thời momen động sinh ngược chiều quay trục: M ngược chiều  Động biến thành phanh hãm 1.1.3 Cấu trúc chung hệ truyền động điện Trong ví dụ trên, động Đ nối trực tiếp vào lưới điện công nghiệp nối vào nguồn riêng, gọi thiết bị biến đổi (BĐ) để tạo dạng lượng cần thiết với thơng số phù hợp với u cầu động Có thể mô tả khái quát cấu trúc hệ truyền động điện sơ đồ khối hình 1.4 Ngồi khâu giới thiệu có điều khiển ĐK để đóng cắt, bảo vệ điều khiển hệ thống Lưới điện Phần Điện BĐ Phần Cơ Đ TL CT ĐK Lệnh đặt Hình 1.4 Cấu trúc hệ truyền động điện Để thuận tiện việc khảo sát, ta chia khâu hệ truyền động điện thành hai phần: phần điện phần - Phần điện gồm lưới điện, biến đổi BĐ, mạch điện – từ động Đ thiết bị điều khiển ĐK - Phần gồm rôto trục động cơ, khâu truyền lực TL cấu công tác CT 1.2 Phân loại hệ truyền động điện Người ta phân loại truyền động điện theo nhiều cách tùy theo đặc điểm động điện, mức độ tự động hóa, đặc điểm chủng loại thiết bị biến đổi, công suất hệ thống Từ cách phân loại hình thành tên gọi hệ, ví dụ: a) Theo đặc điểm động điện ta có truyền động điện chiều (dùng động điện chiều), truyền động điện không đồng (dùng động điện không đồng bộ), truyền động điện đồng (dùng động điện đồng bộ) b) Theo tính điều chỉnh ta có truyền động khơng điều chỉnh (khi động điện làm việc cấp tốc độ) truyền động điều chỉnh c) Theo mức độ tự động hóa ta có hệ truyền động điện khơng tự động hệ truyền động tự động d) Một số cách phân loại khác truyền động đảo chiều không đảo chiều, truyền động đơn (nếu dùng động cơ) truyền động nhiều động (nếu dùng nhiều động để phối hợp truyền động cho cấu công tác) 1.3 Phân loại momen cản Momen cản hình thành cấu cơng tác phụ thuộc đặc điểm công nghệ máy sản xuất, đa dạng Vì momen cản tác động lên trục động cơ, tính chất ảnh hưởng đến làm việc động hệ thống truyền động Vì vậy, khảo sát hệ truyền động, ta cần biết momen cản có dạng nào, thuộc loại Có thể phân loại momen cản theo nhiều cách dựa vào dấu hiệu đặc trưng chúng Tuy nhiên, hay dùng ba cách phân loại sau: phân loại theo chiều tác dụng (so với chiều tốc độ), phân loại theo hàm số phụ thuộc tốc độ phân loại theo thời gian tác dụng a) Phân loại momen cản Mc theo chiều tác dụng Theo đặc điểm chiều tác dụng Mc so với chiều tốc độ  ta chia momen cản thành hai loại: phương trình khác để xử lý tín hiệu đặt Uđ tín hiệu phản hồi Uph1 , Uph2 … thành hai tín hiệu để điều chỉnh tần số (Uđk) điều khiển trì từ thơng động (  ) Sơ đồ khái qt hình 3.11 cho ta thấy đa phần hệ BT - Đ hệ tự động vòng kín, có số có luật điều khiển đơn giản đặt trước hệ điều khiển vòng hở Trước hết cần hiểu cấu tạo biến tần Ul fl const const Uđf Uđ U ñ I1 Uph1 fl var Ul var Uph2  Hình 3.11 Sơ đồ khái quát hệ BT - Đ a) Bộ biến tần Ngày loại biến tần dùng máy điện quay không sử dụng, mà người t dùng loại biến tần có van bán dẫn Chức biến tần biến đổi tần số điện áp lưới tạo f1 = var U1 = var để cấp vào động Nếu hai đại lượng (f1 U1) có khả biến đổi độc lập với tốt Trước ta gặp loại biến tần trực tiếp với tần số điều chỉnh nhảy cấp nhỏ tần số lưới điện (fl < fl) Hiện chủ yếu người ta dùng loại “biến tần có khâu trung gian chiều” Cấu tạo gồm có ba khâu chính: Khâu chỉnh lưu 80 (điều khiển không điều khiển) CL, khâu lọc (dung tính cảm tính) khâu nghịch lưu (điện áp dòng điện) NL Sơ đồ khối hình 3.12 Id + Ul = const fl = const CL (Ud) _ fl = var + Lọc Ud _ NL Ul = var Đ Hình 3.12 Sơ đồ khối biến tần có khâu trung gian chiều - Khâu chỉnh lưu có chức biến điện xoay chiều (từ lưới điện Ul = const fl = const) thành điện chiều có điện áp Ud (điều chỉnh khơng điều chỉnh) Nó thiết lập nhờ van iristo, diot Cũng sử dụng băm xung gồm chỉnh lưu diot khóa băm tiristor Yêu cầu điều chỉnh điện áp U1 stato động thực nhờ thay đổi Ud khâu chỉnh lưu - Khâu nghịch lưu làm nhiệm vụ biến điện áp chiều Ud (và Id) thành điện xoay chiều pha có tần số thay đổi theo yêu câu vào stao động Trong nhiều trường hợp, khâu nghịch lưu đồng thời thực việc thay đổi điện áp U1 , mà không cần đến khâu chỉnh lưu (khi dùng chỉnh lưu khơng điều khiển) Tùy theo thuận tiện thực luật điều khiển động cơ, ta dùng nghịch lưu nguồn áp nghịch lưu nguồn dòng - Khâu lọc có tác dụng làm giảm đập mạch điện áp Ud dòng điện Id sau chỉnh lưu Nếu dùng nghịch lưu áp khâu lọc có tụ lớn (để giữ điện áp Ud = const), dùng nghịch lưu dòng khâu lọc có cuộn cảm lớn (để giữ Id = const) b) Các luật (nguyên lý) điều chỉnh tần số Đặc điểm làm việc động không đồng nối vào nguồn điện áp Uđm tần số fđm từ thơng đm mạch từ vào trạng thái bắt đầu bão hòa Như 81 mạch từ làm việc hết công suất động làm việc chế độ tối ưu Sức điện động cuộn dây stato tỷ lệ với từ thông 1 tần số f1 theo biểu thức: E1  C 1 f1  U1  I1 Z1 (3.28) Khi điều khiển động cách thay đổi tần số f1 từ thơng 1 bị thay đổi động không đảm bảo chế độ tối ưu nói Vì người ta đặt vấn đề tìm luật điều khiển cho f1 thay đổi từ thơng động giữ giá trị  = ñm Nó từ thơng stato 1 từ thông rôto 2 từ thông tổng mạch từ hóa  Có số luật điều khiển sau đây: - Luật U/f không đổi: U1/f1 = const Từ (3.29) bỏ qua sụt áp tổng trở stato Z1, ta có E1  U1 , đó: 1  C U1 f1 (3.29) Như vậy, để giữ 1 = ñm = const , điều chỉnh tần số f1, ta phải thay đổi U1 cách tỷ lệ: U1  U ñm f fñm U1*  f1* (3.30) Luật (3.30) đơn giản, thực điều khiển vòng hở, cách lấy tín hiệu đặt tần số Uđf làm chủ đạo, suy tín hiệu đặt điện áp UđU qua khâu tỷ lệ để điều chỉnh tần số điện áp biến tần, sơ đồ hình 3.13a Về lý thuyết, điều khiển theo luật (3.30),   f1 M th  U12 / f12 = const, nghĩa momen tới hạn không đổi ta có họ đặc tính hình 3.13b, (các đường nét đứt) Tuy nhiên cấp tần số nhỏ (cỡ 10  15Hz) ảnh hưởng sụt áp điện trở R1 đáng kể làm cho điện áp U1 bị giảm nhiều giá trị tỷ lệ (3.30), Mth giảm nhiều (xem hình 3.13b đường nét liền) 82 UđU (CL) Uđf BT Uđf (NL) (NL) a)  f1 > fđm fđm = 50Hz f1' < fđm 10 Hz Hz M b) Hình 3.13 Sơ đồ khối đặc tính hệ BT - Đ điều khiển theo luật U/f = const - Luật hệ số tải không đổi:   M th / M c  const Luật U/f nêu với Mth = const điều chỉnh tốc độ thích hợp với phụ tải có Mc = const Nếu điều kiện phù hợp momen cho phép động momen cản quy luật  = const ưu việt 83 3U12 3U12 Ta có: Mth =   2f1 2    X nm 21  R  R1  X nm  2f1 (L1  sL )   p 3U12  với B  3p U12 U12 = B 82 (L1  sL ) f12 f12 3p = const 82 (L1  sL ) Từ quan hệ: Mth = B Ta có: Do đó: U 2ñm fñm M c.ñm U1 Uñm   U12 f12 U12 f12 M c   M th / M c  const   = const f1 Mc fñm M c.ñm U1*  f1* M *c Ta có: Mc = Mco (3.31)    + (Mđm - Mco)    ñm  Mc    Nếu ta coi Mco = thì:   M ñm  ñm     M*c  * Mà   f1 (1  s) p Suy ra: U1*  f1* f  * q q (3.32) ñm   *  f1* q 2f1ñm (1  s) p (3.33) q (3.34) 84 - Khi tải loại máy nâng, cần trục, Mc = const, q = ta có: U1*  f1* U1 = const f1 - Khi tải loại máy tiện, Mc tỉ lệ nghịch với  , q = -1 ta có: f  U1*  f1* * 1  f1* U1 = const f1 - Khi tải loại ma sát nhớt, Mc tỉ lệ thuận với  , q = ta có:   U1*  f1* f1*  f1* 3/2 U1  f1  3/2 = const - Khi tải loại quạt gió, Mc tỉ lệ thuận với 2 , q = ta có:   U1*  f1* U1 = const f12 Quy luật điều chỉnh điện áp U1 điều chỉnh tốc độ  động không đồng cách điều chỉnh tần số f1 phụ thuộc vào f1 mà phụ thuộc vào tải trục động   f13 f1đm f11 Mc Mc f12 f12  f12 f1đm f1đm f1đm f11 f11 Mc f11 f12 Mc Mth a) M b) M c) Hình 3.14 Đặc tính hệ BT - Đ điều chỉnh theo luật   const với loại tải khác a) Tải cần trục b) Tải máy tiện c) Tải quạt gió 85 Để điều khiển biến tần theo luật này, ta lấy tín hiệu đặt tần số làm chủ đạo (Uđf), kết hợp với hàm số Mc = f(  )  f’(f1) để tạo tín hiệu đặt điện áp UđU Ưu điểm luật momen tới hạn Mth thay đổi phù hợp với Mc Dạng đặc tính điều chỉnh với loại đặc tính máy sản xuất khác hình 3.14 Chú ý, cấp tần số thấp, điện áp U1 bị giảm nhiều so với giá trị tính (3.30), Mth bị giảm tương tự trường hợp sử dụng luật U/f = const (xem đường nét đứt hình 3.14a) c) Đánh giá - Độ cứng đặc tính  lớn, sai số tốc độ nhỏ, khả tải lớn - Đặc tính động không đồng điều chỉnh theo luật U/f = const tương tự đặc tính động chiều kích từ độc lập điều chỉnh điện áp phần ứng Uư , phạm vi điều chỉnh lớn - Điều chỉnh tinh, vơ cấp có khả điều chỉnh tự động tốc độ - Điều chỉnh ñm - Điều chỉnh triệt để, M = điều chỉnh tốc độ 3.3.4 Điều chỉnh công suất trượt mạch rôto a) Việc sử dụng công suất trượt sơ đồ tầng Khi động không đồng làm việc tốc độ  ứng với độ trượt s đó, cơng suất lấy từ lưới điện sau chuyển thành công suất điện từ P12 = Mđt 1 chia thành hai thành phần chính: cơng suất đưa trục Pc = M  công suất trượt chuyển vào mạch rôto PS = P12.s (giả thiết bỏ qua tổn thất dây quấn, lõi thép ma sát ổ trục) Ta có: P12 = Pc + PS 86 Ở hệ điều khiển trước đây, cơng suất PS tiêu tán vơ ích điện trở mạch rơto dạng nhiệt, nên coi công suất tổn thất - gọi tổn thất trượt tỷ lệ với độ trượt s Điều chỉnh tốc độ sâu, độ trượt lớn, tiêu lượng phương pháp điều chỉnh xét thấp Vì vậy, động không đồng rôto dây quấn công suất lớn, có khả phát sinh PS lớn, người ta sử dụng phương pháp điều khiển theo sơ đồ tầng, nhằm mục đích sử dụng có ích cơng suất trượt điều chỉnh tốc độ Lưới Lưới P1  P12 P1  P12 Pc Động Động Máy sản xuất PS  Pđiện Thiết bị biến đổi Pc' a) Pc Máy sản xuất PS Thiết bị biến đổi b) Hình 3.15 Biểu đồ lượng sơ đồ tầng a) Sơ đồ tầng điện b) Sơ đồ tầng điện Để thực ý tưởng đó, người ta đưa vào mạch rôto thiết bị biến đổi để tiếp nhận lượng trượt PS biến đổi thành bổ sung vào trục động để quay máy sản xuất (hình 3.15a) thành điện có tần số tần số lưới điện f1 trả lưới (hình 3.15b) b) Phân loại sơ đồ tầng Người ta chia sơ đồ tầng thành hai loại tương ứng với hai dạng lượng sử dụng từ công suất trượt động cơ, mô tả hình 3.15: 87 - Sơ đồ tầng điện có biểu đồ lượng hình 3.15a, dùng thiết bị biến đổi điện Đó động điện nối chung trục với động điều chỉnh Nếu bỏ qua tổn thất thiết bị biến đổi lượng trượt biến đổi thành Pc' = PS Công suất tổng chuyển cho máy sản xuất là: Pc.t = Pc + Pc' = Pc + PS = P12 = Mđt 1 = const (3.35) Vì sơ đồ tầng điện gọi sơ đồ tầng có cơng suất không đổi (khi điều chỉnh tốc độ) - Sơ đồ tầng điện có biểu đồ lượng hình 3.15b Ở thiết bị biến đổi nghịch lưu phụ thuộc, biến lượng trượt với tần số dòng điện rơto thành điện có tần số lưới điện f1 để trả lưới Nếu giữ dòng điện cấp vào động định mức I1đm công suất điện từ động định mức: P12 = Mđm 1 Công suất tổng chuyển cho máy sản xuất là: Pc = P12 - PS = Mđm 1 - Mđm 1 s = Mđm 1 (1 – s) (3.36) Như vậy, công suất cấp cho máy sản xuất phụ thuộc độ trượt, tức phụ thuộc vào tốc độ làm việc Từ (3.37) ta xác định momen tải cho phép động sơ đồ tầng điện sau: Mcp = Pc M ñm 1 (1  s)  = Mđt = const   (3.37) Trong đó:   1 (1  s) - tốc độ làm việc động Vì người ta gọi sơ đồ tầng điện tầng có momen khơng đổi c) Sơ đồ ngun lý tầng điện tầng điện - Tầng điện Sơ đồ nguyên lý vẽ hình 3.16 Đ động điều chỉnh Sức điện động rôto E2 chỉnh lưu thành sức điện động chiều E2.tb có biểu thức: E2.tb = Ku E2 = Ku E2nm.s Trong đó: (3.38) Ku = 2,34 - hệ số chỉnh lưu cầu ba pha E2nm - sức điện động ngắn mạch rôto (giá trị pha) 88 Sức điện động nối vào phần ứng động chiều Đmc (kích từ độc lập) đóng vai trò thiết bị biến đổi (trong hình 3.15a) Động nhận lượng trượt từ chỉnh lưu dạng điện chiều, biến đổi thành trục Truc nối chung với trục động Đ, nối truyền lượng trượt trục máy sản xuất Sức điện động phần ứng Đmc biết, phụ thuộc vào từ thơng tốc độ nó: Ebđ = K . = K.a.Ikt  (3.39) Trong đó, từ thơng phụ thuộc dòng điện kích từ:  = a.Ikt Đmc (Thiết bị biến đổi) + Máy sản xuất  Ebđ Ikt Đ E2 _ I2 Id (Iư) CL + E2d _ Hình 3.16 Sơ đồ nguyên lý tầng điện Dòng điện phần ứng động Id = Iư tỷ lệ nghịch với dòng điện rơto I2 xác định theo sức điện động mạch: 89 Id = Ki I2 = E2d  E bñ Rt (3.40) Trong đó: Rt - điện trở mạch chỉnh lưu - động chiều (Rt = RCL + Rbđ) Giả sử động làm việc điểm xác lập với tốc độ  , độ trượt s dòng điện I2 xác lập, ta thay đổi dòng kích từ động Đmc , sức điện động Ebđ thay đổi (xem biểu thức 3.41), dòng điện I2 thay đổi theo biểu thức (3.42), momen động thay đổi Sự thay đổi momen làm tốc độ động thay đổi, hệ thống chuyển sang làm việc điểm xác lập với tốc độ làm việc khác Đó nguyên tắc điều chỉnh tốc độ tầng điện - Tầng điện Hình 3.17 giới thiệu sơ đồ nguyên lý tầng điện Ở lượng trượt mạch rôto động Đ (được biểu thị thông số sức điện động xoay chiều E2 , dòng điện xoay chiều I2 tần số mạch rôto f2 = sf1) chỉnh lưu thành dạng chiều (với thông số E2d , Id) nhờ cầu diot CL truyền vào nghịch lưu NL (với chức thiết bị biến đổi biểu đồ hình 3.15b) Ở nghịch lưu việc chuyển mạch tiristo thực nhờ điện áp lưới, lượng trượt dạng chiều biến đổi thành xoay chiều có tần số điện áp lưới, cuối qua máy biến áp BA, lượng trượt trả lưới điện Trong sơ đồ tầng điện (hình 3.17), dòng điện rơto động I2 dòng điện mạch chiều Id xác định theo biểu thức (3.42), Ebđ -sức điện động nghịch lưu có biểu thức: Ebđ = ENL = Ud0cos  = - Ud0cos  (3.41) Trong đó:  - góc mở tiristo (  >  /2)  =  -  - góc mở chậm tiristo trạng thái nghịch lưu 90 Ud0 - điện áp lớn nghịch lưu ứng với trường hợp  = Ud0 = 2,34.U2.ba Với U2.ba – điện áp pha thứ cấp máy biến áp BA Ul E2 BA Đ U2.ba I2 NL CL + + KL E2d Ebđ Id Hình 3.17 Sơ đồ tầng điện Từ biểu thức (3.42) (3.43) ta thấy, thay đổi góc mở  van nghịch lưu (từ -  /2 đến   /2) tương ứng với thay đổi sức điện động nghịch lưu Ebđ từ đến  Ud0 dòng điện Id I2 thay đổi, nhờ momen tốc độ động điều chỉnh 91 BÀI TẬP TỰ GIẢI Xác định thông số điều chỉnh động mộ chiều kích từ độc lập nối mạch theo hệ “Bộ biến đổi - Động cơ” điều chỉnh điện áp phần ứng Số liệu động cơ: Pđm = 12 kW; nđm = 685 (vòng/phút); Uđm = 220V; Iđm = 64A; Rư = 0,21  Số liệu biến đổi: Chỉnh lưu tiristor pha, 17kVA, Udo = 245V, Rcl = 0,4  , hệ làm việc chế độ dòng điện liện tục Hãy xác định giá trị sức điện động (hoặc điện áp) chỉnh lưu để đảm bảo giá trị tốc độ tương ứng với momen cản tĩnh trục động cho bảng 3.1 Bảng 3.1 Phương án Thông số Mc , Nm 33,46 83,65 167,3 251 167,3 251  , rad/s 81,3 61,13 71,7 33,5 7,17 65,6 Gợi ý Ta có: đm  n ñm ; 9,55 K ñm  Uñm  I ñm R đm Phương trình đặc tính hệ BĐ - Đ:  Eb R  R cl  ö M K ñm  K 2 ñm Thay số liệu phương án cặp Mc  , lấy bảng số liệu, xác định giá trị Eb tương ứng 92 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Bê, Khương Công Minh, Lê Tiến Dũng, Trang bị điện máy, Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng, 2009 [2] Phan Quốc Dũng, Tô Hữu Phúc, Truyền động điện, NXB Đại học quốc gia Tp.HCM, 2003 [3] Hà Xuân Hòa, Truyền động điện, Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội, 2008 [4] Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễn, Nguyễn Thị Hiền, Truyền động điện, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội, 2007 [5] Khương Công Minh, Truyền động điện tự động, Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng, 2005 [6] Nguyễn Văn Nhờ, Cơ sở truyền động điện, NXB Đại học quốc gia Tp.HCM, 2003 [7] Nguyễn Phùng Quang, Truyền động điện thông minh, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội, 2004 [8] Bùi Đình Tiếu, Giáo trình Truyền động điện, NXB Giáo dục, Hà Nội, 2004 93 94 ... a) Theo đặc điểm động điện ta có truyền động điện chiều (dùng động điện chiều), truyền động điện không đồng (dùng động điện không đồng bộ), truyền động điện đồng (dùng động điện đồng bộ) b) Theo... điện, Máy điện Điện tử công suất Bài giảng TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN gồm chương: - Chương chương nêu khái niệm hệ truyền động điện đặc tính động điện - Chương trình bày phương pháp điều chỉnh tốc độ động. .. BẢN VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 1.1 Cấu trúc hệ truyền động điện 1.1.1 Định nghĩa hệ truyền động điện Hệ truyền động điện tổ hợp nhiều thiết bị phần tử điện - dùng để biến đổi điện thành cung