Qui luật điều khiển tần số U/f

Điều quan trọng trong điều khiển tốc độ động cơ bằng phương pháp điều khiển tần số là song song với điều chỉnh tần số, ta phải điều chỉnh cả điện áp phía stator nhằm đảm

bảo khả năng sinh momen của động cơ trên toàn dải điều chỉnh tốc độ đồng thời tổn thất điều chỉnh là nhỏ nhất.

Chế độ làm việc của động cơ khi điều khiển điện áp- tần số không đổi được phân tích trên cơ sở giả thiết: điện áp stator động cơ có dạng hình sin đối xứng ba pha, có trị số biên độ và tần số thay đổi. Với giả thiết đó có thể bỏ qua hiệu ứng bề mặt; điện trở stator không đổi, điện trở từ hóa có thể bỏ qua, do đó nhánh mạch điện từ hóa chỉ gồm điện kháng từ hóa Xµ.

Trị số hiệu dụng sức điện động stator là:

1 4, 44. 1

E = Kf Nψ (3.21)

với N là số vòng dây nối tiếp của một pha, K là hệ số dây quấn.

Từ biểu thức (3.21) ta thấy rằng từ thông khe hở không khí ψ sẽ tỉ lệ với tỉ số

1/ 1

E f . Khi điều khiển tần số, nếu giữ từ thông khe hở không đổi thì động cơ sẽ sử dụng

hiệu quả nhất, tức là khả năng sinh momen lớn nhất. Từ thông khe hở không đổi khi duy trì tỉ số E f1/ 1 không đổi. Nếu sụt áp trên trở kháng tản từ bé có thể bỏ qua thì sức điện

động E1 sẽ xấp xỉ bằng điện áp stator U1. Do đó từ thông khe hở không khí sẽ được duy trì gần như không đổi khi duy trì tỉ số E f1/ 1 là hằng số. Đây chính là nội dung cơ bản

của luật điều khiển điện áp- tần số không đổi và phương pháp này được sử dụng phổ biến trong các hệ thống điều khiển hở đơn giản. Đặc tính tuyến tính điện áp- tần số được thực hiện bằng các kỹ thuật điều khiển điện áp – tần số trong các bộ biến tần. Tuy nhiên ở vùng tần số thấp, sụt áp trên trở kháng tản từ lớn nên từ thông khe hở không khí sẽ giảm, đồng nghĩa khả năng sinh momen của động cơ cũng giảm theo. Khi điều chỉnh theo luật điện áp - tần số không đổi thì từ thông động cơ chỉ được duy trì khi sụt áp trên dây quấn stator nhỏ có thể bỏ qua.

Tuy nhiên trong ứng dụng thực tế không thể bỏ qua điện trở stator nên sụt áp trên điện trở stator ứng với dòng định mức sẽ không đổi khi thay đổi điện áp – tần số, trong khi sụt áp trên điện kháng giảm theo tần số. Do đó sụt áp trên điện trở stator sẽ chiếm tỉ lệ lớn ở giá trị tần số nhỏ, sẽ ảnh hướng lớn đến từ thông khe hở không khí. Ví dụ như ở tần số định mức, giả sử sụt áp trên điện trở stator là 4% điện áp pha động cơ; ảnh hưởng của nó đến từ thông khe hở không khí là không đáng kể. Nhưng ở tần số 1/10 định mức, tỉ lệ điện áp- tần số vẫn không đổi thì sụt áp trên điện trở stator bằng 40% điện áp pha và rõ ràng điều này làm giảm đáng kể từ thông khe hở không khí và dẫn đến momen của động cơ giảm nhiều. Do vậy, trong ứng dụng thực tế, tỉ số điện áp – tần số thường được tăng lên ở vùng tần số thấp để bù lại sụt áp trên điện trở stator. Đối với tải quạt gió thì momen