Điều khiển Tốc Độ Động Cơ Không Đồng Bộ 3 Pha Sử Dụng Biến Tần Trong Hệ Thống Băng Tải Công Nghiệp

Đặc tính cơ của động cơ điện không đồng bộ ba pha 1. Sơ đồ thay thế một pha

- Các thông số của động cơ không đổi nghĩa là không phụ thuộc vào nhiệt độ, điện trở rôto không phụ thuộc vào tần số dòng điện rôto, mạch từ không bão hòa nên điện kháng X1, X2 không đổi. Khi cuộn dây stato được cấp điện với điện áp định mức U1f trên một pha mà giữ yên rôto(không quay) thì mỗi pha của cuộn dây rôto sẽ xuất hiện sức điện động E2pha.đm theo nguyên lý máy biến áp. Ngoài ra khi nghiên cứu các hệ truyền động với động cơ không đồng bộ, người ta quan tâm đến trạng thái làm việc của động cơ nên các đường đặc tính cơ lúc này thường biểu diễn trong khoảng tốc độ 0 ≤ S ≤ Sth.

Ảnh hưởng của điện trở phụ hay điện kháng phụ nối tiếp trên mạch Stato - Khi thêm điện trở phụ Rf vào Stato thì ωs không đổi, độ trượt tới hạn Sth giảm, moment tới hạn Mth giảm. Nhưng khi thay đổi số đôi cực sẽ thay đổi cách đấu dây ở động cơ stato nên một số thông số như Uf , R1 , X1 có thể thay đổi và do đó tùy từng trường hợp sẽ ảnh hưởng khác nhau đến momen tới hạn Mth của động cơ. Dạng đặc tính cơ ở hình 9 cũng cho thấy, có thể điều chỉnh tốc độ của động cơ bằng phương pháp thay đổi tần số nguồn cấp nhờ có phạm vi điều chỉnh tốc độ rộng và phù hợp với nhiều loại tải.

Khởi động và tính điện trở khởi động

Việc tăng tần số nguồn cấp có thể giúp tăng tốc độ làm việc và giảm dòng điện động cơ, tuy nhiên, điều này làm giảm khả năng mang tải do mô men động cơ suy giảm, và ngược lại. Do đó, trong thực tế sử dụng, khi thay đổi tần số nguồn cấp thì cũng cần thay đổi điện áp để ổn định mô men động cơ. Để xác định trị số các cấp điện trở khởi động ta có thể sử dụng sơ đồ các đặc tính đã được tuyến tính hóa trong đoạn khởi động.

Bước 1: Dựa vào các thông số định mức của động cơ tiến hành vẽ đường đặc tính cơ tự nhiên. - Từ M1, M2 dóng song song với trục tung nó sẽ cắt đường đặc tính cơ tự nhiên tại a và b, đường này cắt đường thẳng song song với trục hoành xuất phát từ tại N. Phương pháp này vẽ giống như đối với động cơ điện một chiều kích từ độc lập.

Hãm máy

- Hãm ngược xảy ra khi động cơ đang làm việc, ta đổi thứ tự hai trong 3 pha điện áp đặt vào stato. Vì vậy để tăng cường mômen hãm và hạn chế dòng điện rôto ta cần đưa thêm điện trở phụ đủ lớn vào mạch rôto (đối với loại động cơ rôto dây quấn). Trạng thái hãm động năng xảy ra khi động cơ đang quay ta cắt stato của động cơ ra khỏi nguồn điện xoay chiều rồi đóng vào nguồn điện một chiều.

Người ta chia hãm động năng của động cơ không đồng bộ thành hãm động năng kích từ độc lập và tự kích. Động cơ đang quay với tốc độ , các thanh dẫn rôto cắt từ trường đứng yên sinh ra sức điện động cảm ứng E2 có chiều xác định theo quy tắc bàn tay phải. Tương tác giữa dòng điện I2 và từ trường đứng yên ϕ tạo nên sức từ động F có chiều xác định theo quy tắc bàn tay trái.

Điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ 3 pha

Điều chỉnh phía stator: thêm điện trở hoặc điện kháng vào stator, điện áp stator, tần số nguồn cấp cho stator. Do phạm vi điều chỉnh tốc độ khi thêm điện trở và điện kháng stator cũng như chỉnh điện áp stator khá hẹp khi tải hằng số, nên các phương pháp này ít được sử dụng. Việc điều chỉnh điện trở rôto có thể thực hiện như hình (11) bằng cách thay đổi độ rộng xung kích cho transistor IGBT.

Phương pháp này chỉ có thể thực hiện đối với động cơ rôto dây quấn, trong khi loại động cơ này hiện nay ít được sử dụng. Ở sơ đồ mạch như hình 13(b), khi điều chỉnh góc kích của các SCR, sẽ điều chỉnh được điện áp stato của động cơ. Vì mô men động cơ tỉ lệ với bình phương điện áp stato nên với cùng tần số, chỉ cần một thay đổi nhỏ của điện áp stato là làm thay đổi đáng kể mômen động cơ.

Trên đặc tính cơ cho thấy, khi hoạt động bình thường trong vùng tuyến tính, tốc độ động cơ thay đổi không đáng kể khi điện áp thay đổi. Dù sao đi nữa, thì đây cũng là phương pháp khá tốt dùng để giảm dòng khởi động và tăng hiệu suất với điều kiện tải nhẹ, giảm tổn hao và đặc biệt là tổn hao sắt. Thông thường, động cơ làm việc ở vùng có độ trượt tốc độ nhỏ, nên tốc độ động cơ gần bằng tốc độ đồng bộ.

Phương pháp này có nhược điểm: khi ở vùng tần số thấp làm động cơ quá dòng, còn ở vùng tần số cao có thể làm động cơ bị suy giảm mô men như đã đề cập ở phần ảnh hưởng của tần số. Khi tăng cao tần số, tốc độ đồng bộ tăng, mô men cực đại giảm, mômen khởi động giảm, tốc độ tại mômen cực đại tăng, dòng khởi động giảm. Do đó, khi tăng tần số làm giảm khả năng mang tải của động cơ và ngược lại, khi giảm tần số làm giảm điện kháng nên làm tăng dòng điện động cơ.

Vì vậy, khi thay đổi tần số, cần phải thay đổi điện áp sao cho V/f=const nhằm giữ mô men không đổi trong giới hạn điện áp định mức.

TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN ĐỘNG CƠ CHO BĂNG TẢI CÔNG NGHIỆP

ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ 3 PHA BẰNG BIẾN TẦN 3.1. Giới thiệu chung về biến tần

CÁC PHƯƠNG ÁN VẬN HÀNH

Để đảm bảo động cơ vận hành an toàn, ta chọn dòng định mức của CB bằng khoảng. 2 - 2.5 lần dòng định mức của động cơ, dòng cắt ngắn mạch của CB phải lớn hơn dòng khởi động ban đầu của động cơ.

MÔ PHỎNG MATLAB 5.1. Sơ đồ nguyên lý hệ thống truyền động

Mô phỏng Matlab

Tần số sóng mang (Carrier wave) trong mô hình bằng 5kHz. Các thông số của các khối được thiết lập theo hướng dẫn của thầy Trần Quang Thọ. Mô phỏng Matlab. b) Đáp ứng dòng điện nghich lưu động cơ khi tải 90%. b) Đáp ứng dòng điện nghich lưu động cơ khi tải 80%. b) Đáp ứng dòng điện nghich lưu động cơ khi tải 90%. b) Đáp ứng dòng điện nghich lưu động cơ khi tải 80%. * Nhận xét: Sau khi mô phỏng động cơ không đồng bộ 3 pha, 400V, 15kW, sử dụng Matlab/Simulink để thực hiện thì có sự chênh lệch chấp nhận được giữa lý thuyết tính toán ở chương 4 và kết quả mô phỏng ở Matlab. Lý do là vì thực tế sẽ có nhiều yếu tố ảnh hưởng như sụt áp ở các chi tiết nhỏ, hao mòn của động cơ, sóng hài của bộ nghịch lưu,.