Bài giảng hệ thống truyền động điện (đại học thủy lợi)

Hệ thống truyền ñộng ñiện Chương 6: Máy ñiện ñồng 1st Feb 12 Chương 6: Máy ñiện ñồng 6.1 Giới thiệu 6.2 Phương trình điện áp ba pha stator 6.3 Phương trình mơ men 6.4 Phương trình ñiện áp hệ qui chiếu 6.5 Phương trình điện áp hệ qui chiếu gắn với rotor 6.6 Phương trình mơ men theo biến thay 6.7 Góc rotor góc rotor 6.8 Hệ thống giá trị tương đối 6.9 Phân tích hoạt động trạng thái xác lập Chương 6: Máy ñiện ñồng Khoa E 2012 - HN 6.1 Giới thiệu - Phần lớn ñiện ñược sản xuất máy ñiện ñồng - Đặc tính ñiện ñiện hầu hết máy điện đồng dự đốn từ phương trình mơ tả máy ñiện ñồng pha cực lồi - Stator máy điện đồng ĐK, cịn rotor có cuộn dây kích từ vài cuộn cản Các cuộn dây rotor thường khơng đối xứng - Phép phân tích áp dụng cho hệ thống tuyến tính, bỏ qua bão hịa Khi ảnh hưởng bão hịa lớn khơng thể bỏ qua Việc xem xét có tính đến bão hịa phức tạp phải có trợ giúp máy tính Chương 6: Máy điện đồng Khoa E 2012 - HN 6.2 Các phtrình điện áp pha stator - Xét máy ñiện cực lồi pha cực nối sao: Chương 6: Máy ñiện ñồng Khoa E 2012 - HN 6.2 Các phtrình điện áp pha stator - Dây quấn stator phân bố sin với Ns vòng dây tương ñương có ñiện trở rs - Rotor có cuộn kích từ fd cuộn cản kd, kq1, kq2 có số vịng dây tương đương điện trở Nfd, Nkd, Nkq1, Nkq2; rfd, rkd, rkq1, rkq2 Các cuộn cản ñược nối ngắn mạch - Phương trình điện áp: Trong Lưu ý dấu trừ −rs i abcs ứng với trường hợp máy phát, với động ta việc đổi dấu dịng is Chương 6: Máy ñiện ñồng Khoa E 2012 - HN 6.2 Các phtrình điện áp pha stator - Phtrình từ thơng móc vịng: Với: Chương 6: Máy ñiện ñồng Khoa E 2012 - HN 6.2 Các phtrình điện áp pha stator - Nếu gọi điện cảm từ hóa: ta có Chương 6: Máy ñiện ñồng Khoa E 2012 - HN 6.2 Các phtrình điện áp pha stator - Ta qui ñổi stator ĐK Ở j fd, kd, kq1, kq2 Phương trình từ thơng móc vịng viết lại thành Chương 6: Máy ñiện ñồng Khoa E 2012 - HN 6.2 Các phtrình điện áp pha stator Trong Phương trình điện áp sau qui đổi stator Trong đó: Chương 6: Máy điện ñồng Khoa E 2012 - HN 6.3 Phương trình mơ men - Hệ thống từ coi tuyến tính, ĐK ta tính mơ men thơng qua lượng đối: ( ) Biểu thức mơ men: Quan hệ mơ men tốc độ: Chương 6: Máy ñiện ñồng Khoa E 2012 - HN 10 6.9 Phân tích hoạt động trạng thái xác lập Khi xác lập ta có: Nếu bỏ qua điện trở stator (thường nhỏ so với điện kháng) ta có biểu thức mơ men xác lập sau: Hoặc dạng giá trị tương ñối ⇒ Te gồm thành phần: mơmen mơmen từ trở Mơ men (số hạng đầu tiên) thể tương tác dòng stator dòng rotor |δ | lớn (từ → π / ) mơ men lớn Thường máy điện đồng làm việc với |δ | cỡ từ 20o ñến 30o Chương 6: Máy ñiện ñồng Khoa E 2012 - HN 27 6.9 Phân tích hoạt động trạng thái xác lập Mô men từ trở (số hạng thứ 2) thường bé nhiều, gây lồi rotor Ở động từ trở lại mơ men chủ đạo M« men tỉng M« men chÝnh M« men tõ trë 0 Te 0 - - 0 Chương 6: Máy ñiện ñồng 1 δ 2 Khoa E 2012 - HN 28 Hệ thống truyền ñộng ñiện Chương 7: Lí thuyết máy điện chiều khơng chổi than 3rd Feb 12 Chương 7: Lí thuyết máy ñiện BLCD 7.1 Giới thiệu 7.2 Phương trình ñiện áp từ thơng ba pha stator 7.3 Phương trình ñiện áp & mô men hqc gắn với rotor 7.4 Phân tích hoạt động trạng thái xác lập Chương 7: Máy điện chiều khơng chổi than Khoa E 2012 - HN 7.1 Giới thiệu - BLDC ñược dùng nhiều dải công suất nhỏ - BLDC có cấu tạo ngồi động đồng ba pha nam châm vĩnh cửu - Nguồn nuôi BLDC nghịch lưu ba pha có tần số tương thích với tốc độ rotor Việc kết hợp nghịch lưu-máy điện tạo cho BLDC đặc tính MC kích từ song song Chính gọi máy điện m t chi u khơng chổi than Chương 7: Máy điện chiều khơng chổi than Khoa E 2012 - HN 7.2 Ptrình điện áp & từ thông pha stator - Xét BLDC cực hình: Chương 7: Máy điện chiều không chổi than Khoa E 2012 - HN 7.2 Ptrình điện áp & từ thơng pha stator Dây quấn stator pha nối sao, phân bố sin, có Ns vịng dây tương đương, rs, đặt cách 120o khơng gian Các cảm biến để đo tốc độ rotor Khơng có cuộn cản - Phương trình điện áp: Trong đó: - Từ thơng móc vịng: Trong λm′ từ thơng móc vịng qua vòng dây stator sinh nam châm vĩnh cửu rotor: Chương 7: Máy điện chiều khơng chổi than Khoa E 2012 - HN 7.2 Ptrình điện áp & từ thông pha stator Ta coi λm′ = Lmd i′fd Tương tự máy ñiện ñồng ta có phương trình mơ men (sau khai triển): Qh mơ men & tốc độ: Hệ số cản Bm ñặc trưng cho thành phần quay gắn với rotor thường ñược bỏ qua Chương 7: Máy ñiện chiều không chổi than Khoa E 2012 - HN 7.3 Ptr ĐA mômen hqc gắn với rotor - Với ω = ωr máy điện đồng ta có Trong Để rõ ràng ta viết dạng hệ phương trình: Chương 7: Máy điện chiều khơng chổi than Khoa E 2012 - HN 7.3 Ptr ĐA mômen hqc gắn với rotor Trong Thay ngược lại phương trình điện áp ta Cịn mơ men tương tự máy ñiện ñồng Chương 7: Máy điện chiều khơng chổi than Khoa E 2012 - HN 7.4 Phân tích hoạt động trạng thái xác lập - Xét hoạt ñộng trạng thái xác lập với ñiện áp ba pha tạo thành hệ cân Phương trình điện áp mơ men viết lại: +Kiểu hoạt động thơng thường Gọi φν = θ ev − θ r dạng hoạt ñộng thơng thường φν = , phép ñổi biến sang hệ qui chiếu gắn với rotor có Vqsr = 2Vs Vdsr = nên từ phương trình điện áp ta có: ⇒ Chương 7: Máy điện chiều khơng chổi than Khoa E 2012 - HN 7.4 Phân tích hoạt động trạng thái xác lập - Nếu ω Lq Ld tương đối bé bỏ qua phương trình ñiện áp vừa nêu có dạng ñộng chiều Để đơn giản, giả sử Lq=Ld=Ls ta rút I qsr I dsr thay vào biểu thức mơ men ta Chương 7: Máy điện chiều không chổi than Khoa E 2012 - HN 10 7.4 Phân tích hoạt động trạng thái xác lập +Kiểu hoạt ñộng dựa dịch pha ñiện áp đặt vào Khi dịch pha khơng có φv = ⇒ Vdsr ≠ nên Để ñơn giản ta giả sử Lq=Ld=Ls, rút I qsr : Điện áp biến ñổi sang hqc gắn với rotor Chương 7: Máy ñiện chiều không chổi than Khoa E 2012 - HN 11 7.4 Phân tích hoạt động trạng thái xác lập Thế vào biểu thức I qsr ta ñược Ls λm′r Trong ñó τ s = τ v = rs 2Vs Như ñộng ñồng bộ, mơ men BLDC tỉ lệ với dịng điện nên ta thay đổi góc φv Vs từ thay đổi mơ men thay đổi tốc độ ñộng φv tới hạn: Giải I r ′ = ta ñược ( ) qs φv ⇒ φvMT = tan −1 (τ sωr ) Chương 7: Máy ñiện chiều không chổi than Khoa E 2012 - HN 12 7.4 Phân tích hoạt động trạng thái xác lập Với φvMT ta tìm dịng điện sau suy mơ men tới hạn: Tốc độ tới hạn đó: Giải I r ′ = ta ñược ( ) qs ωr Chương 7: Máy điện chiều khơng chổi than Khoa E 2012 - HN 13 ... Khoa E 2012 - HN 28 Hệ thống truyền động điện Chương 7: Lí thuyết máy điện chiều khơng chổi than 3rd Feb 12 Chương 7: Lí thuyết máy điện BLCD 7.1 Giới thiệu 7.2 Phương trình điện áp từ thơng ba... Máy điện ñồng Khoa E 2012 - HN 6.2 Các phtrình điện áp pha stator Trong Phương trình điện áp sau qui đổi stator Trong đó: Chương 6: Máy điện đồng Khoa E 2012 - HN 6.3 Phương trình mơ men - Hệ thống. .. trình mơ men điện từ cho mơ men ta biểu thức mơ men dạng giá trị tương đối: Chương 6: Máy ñiện ñồng Khoa E 2012 - HN 23 6.8 Hệ thống giá trị tương đối Phương trình liên hệ mơ men điện từ tốc độ