Nguyên lý hoạt động và pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện không đồng bộ ba pha

Biến tần trực tiếp

Bộ biến tần trực tiếp gồm hai nhóm chuyển mạch nối song song ngược ( sơ đồ nguyên lý của bộ biến tần trực tiếp được trình bày như hình vẽ). Thay đổi số thyristor mở trong mỗi nhóm ta sẽ thay đổi được thời gian của chu kỳ điện áp đầu ra T2=t1+t2 do đó thay đổi được tần số đầu ra của biến tần. Nếu điện áp ra được lọc phằng hoàn toàn thì bằng các điều khiển như trên ta được đồ thị điện áp ra ở ba pha như trên hình 2.10 (Hệ thống điện áp ba pha ở đầu ra bộ biến tần trực tiếp).

Để có thể điều chỉnh tần số ra và tạo điện áp có dạng gần hình sin hơn, ta áp dụng phương pháp điều khiển góc mở thyristor theta cần thiết cho các thyristor ở mỗi pha của điện áp đầu ta và kết quả ta được đồ thị điện áp ra một đầu pha đầu ra như hình vẽ sau thành phần sóng điều hòa bậc nhất (theo tần số wr của điện áp này là đường đứt). b) Đồ thị điện áp ra của bộ biến tần trực tiếp điều khiển góc  theo qui luật hình sin. Bộ biến tần gián tiếp là bộ biến đổi nguồn điện xoay chiều có V1,f1 là hằng số thành nguồn điện xoay chiều có Vr,fr biến đổi qua khâu trung gian một chiều. Nhóm chính lưu gồm 6 thyristor T7 đến T12 vừa làm chức năng biến đổi dạng điện áp từ xoay chiều thành một chiều vừa có nhiệm vụ điều chỉnh giá trị điện áp v0.

Vậy tụ C0 có nhiệm vụ chứa năng lượng phản kháng vì động cơ là một tải đơn giản đối với bộ nghịch lưu mà có tác động một cách khác nhau với từng điều hòa của dạng sóng điện áp. Để tránh điện áp có các khoảng bằng không người ta cũng có thể điều khiển bộ nghịch lưu sao cho nguồn một chiều luôn nối với tài do việc mồi các thyristor T1 và T2 từng đôi một, và một đôi khác gồm T3-T4-T5-T6. Trong 1/2 chu kỳ của điện áp ra ta đóng cắt thyristor một số lần nhất định giá trị trung bình của điện áp ra phụ thuộc vào tỷ số thời gian đóng mở.

Các dạng sóng dòng điện cho thấy rừ việc giảm cỏc điều hũa dũng điện, so với dạng súng nhận được của bộ nghịch lưu có dạng sóng gần như chữ nhật. Nhưng trong sơ đồ nghịch lưu dòng các diode được mắc nối tiếp với các transistor và các diode này có nhiệm vụ ngăn dòng ngược bảo vệ cho tất cả các transistor. Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng biến tần dòng gián tiếp dùng các thyritor thông thường với chuyển mạch đơn giản chỉ có tụ điện ngăn mạch túc thời đầu ra không gây ảnh hưởng gì nhờ cuộn dây liên lạc ngăn tất cả các đột biến của dòng điện và tái sinh tương đối dễ dàng, có khả năng cung cấp cho nhiều động cơ làm việc song song có hiệu suất cao.

Việc dùng ngày càng nhiều các thyristor khóa bằng cực điều khiển hay thansistor công suất trong các bộ nghịch lưu áp chứng tỏ rằng bộ nghịch lưu dòng không sử dụng rộng rãi với truyền động công suất nhỏ vì gây ra moment và va đập lớn, các cuộn dây có kích thước lớn và việc điều chỉnh tốc độ khó.

Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi số đôi cực

Trong thực tế các động cơ không đồng bộ đa tốc độ thường gặp là đổi nối theo hai cách: hình sao — sao kép ( Y – YY ) và tam giác. Khi nối theo hình  các cuộn dây được nối nối tiếp thuận với nhau nên ta giả thiết khi đó p = 2 tương ứng với tốc độ đồng bộ là 0. Để dựng các đặc tính điều chỉnh cần phải xác định các trị số Mth , Sth và 0 với các cách đấu dây.

Kết luận: Khi đổi nối   YY tốc độ không tài lý tưởng tăng lên gấp đôi, độ trượt tới hạn giữ nguyên không đổi còn moment tới hạn giảm đi 1/3. Đó là khi nối YY điện áp đặt lên từng cuộn dây quấn lớn hơn khi nối  nên dòng tử hoá tăng một cách vô ích. Kết luận: Khi tiến hành đổi nối Y sang YY tốc độ không tải tăng gấp đôi, moment tới hạn cũng tăng gấp đôi, độ trượt tới hạn giữ nguyên giá trị của nó.

Đặc tính cơ của Đặc tính cơ củac tính c c aơng ứng với tốc độ đồng bộ là ủa động cơ tăng lên 2 lần. Ưu điểm của phương pháp là thiết bị đơn giản, giá thành hạ, các đặc tính cơ đều cứng và khả năng điều chỉnh triệt để. Nhờ có các đặc tính cơ cứng nên độ chính xác duy trì tốc độ cao, tổn thất trượt khi điều chỉnh không đáng kể.

Nhược điểm của phương pháp là độ tinh chỉnh kém, dải điều chỉnh không rộng và kích thước động cơ lớn. Đ ới nhau nên ta giả thiết khi đó p= 2 ơng ứng với tốc độ đồng bộ là ồng bộ là ồng bộ là ều cấp tốc độ để điều chỉnh ấp tốc độ để điều chỉnh ều cấp tốc độ để điều chỉnh ỉnh.

Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở phụ rotor 1. Sơ đồ điều chỉnh

Khi thay đổi R2f với các giá trị khác nhau thì Sth sẽ thay đổi tỷ lệ, còn Mth=const, ta sẽ được một họ đặc tính cơ có chung ω , Mth có tốc độ khác nhau và có các tốc độ làm việc xác lập tương ứng. Như vậy, khi cho R2f càng lớn để điều chỉnh tốc độ càng nhỏ, thì độ cứng đặc tính cơ càng dốc, sai số tĩnh càng lớn, tốc độ làm việc càng kém ổn định, thậm chí khi R2f,=. Và khi thay đổi các giá trị R2f> R2f.ic thì tốc độ động cơ vẫn bằng không ω=0, nghĩa là không điều chỉnh được tốc độ, hay còn gọi là điều chỉnh không triệt để.

Ưu điểm: Phương pháp thay đổi điện trở phụ mạch rotor để điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ như trên có ưu điểm là đơn giản, rẻ tiền, dễ điều chỉnh tốc độ động cơ. Nhược điểm: Tuy nhiên, phương pháp này cũng có nhược điểm là điều chỉnh không triệt để; khi điều chỉnh càng sâu thì sai số tĩnh cảng lớn; phạm vi điều chỉnh hẹp, điều chỉnh trong mach rotor dòng rotor lớn nên phải thay đổi từng cấp điện trở phụ, công suất điều chỉnh lớn, tổn hao năng lượng trong quá trình điều chỉnh lớn. Điều chỉnh tốc độ bằng điện trở là phương pháp đơn giản nhưng có nhiều nhược điểm phần lớn các đặc điểm có liên quan đến dạng đặc tính cơ mềm và việc dùng điện trở nhiều cấp trong mạch động lực.

Phương pháp điều chỉnh xung điện trở sẽ khắc phục được một số nhược điểm trên và mở ra khả năng tự động hoá hệ thống, đây là phương pháp triển của phương pháp biến tro. Theo đặc tính cơ động cơ không đồng bộ 3 pha ta có thể điều chỉnh được tốc độ động cơ không đồng bộ bằng cách điều chỉnh điện xung điện trở mạch rotor, in thế của phương pháp này là để tự động hóa việc điều chỉnh. Khi điều chỉnh giá trị điện trở mạch rotor thì moment tới hạn của động cơ không thay đổi và độ trượt tới hạn thì tỉ lệ bậc nhất với điện trở.

Khi khóa T1, đóng, điện trở Ro bị loại ra khỏi mạch, dòng điện rotor tăng lên, khi khóa T1, ngắt điện trở Ro lại được đưa vào mạch dòng điện rotor giảm. Khi đã có điện trở tính đồi, dễ dàng dựng được đặc tính cơ theo phương pháp thông thường, họ đặc tính cơ này quét kín phần mặt phẳng giới hạn bởi đặc tính cơ tự nhiên và đặc tính cơ có điện trở phụ.