b. Đỏnh giỏ và phạm vi ứng dụng
Như đó phõn tớch ở trờn việc sử dụng sơ đồ nối cấp chỉ cú ý nghĩa trong hệ truyền
động với cụng suất lớn (thường cỡ trờn 500kW), vỡ khi đú cụng suất trượt đưa về mới là đỏng kể và việc đầu tư cho cỏc bộ biến đổi mới thoả đỏng, khụng lóng phớ.
Việc tỏi sử dụng cụng suất trượt rừ ràng làm tăng hiệu suất của hệ thống lờn; việc điều chỉnh tốc độ bằng cỏch điều chỉnh lượng cụng suất đưa về cú thể đạt được những chỉ tiờu điều chỉnh tốt như ờm,dải điều chỉnh khỏ rộng; tuy cú hạn chế là mụ-men tới hạn cú suy giảm so với tự nhiờn, mụmen của động cơ bị giảm khi tốc độ thấp.
Một vấn đề nữa là đối với cỏc hệ thống cụng suất lớn vấn đề quan trọng là khởi động động cơ, thường dựng điện trở phụ kiểu chất lỏng để khởi động động cơ đến vựng
22
tốc độ làm việc sau đú mới chuyển sang chế độ điều chỉnh cụng suất trượt. Vỡ vậy mà việc sử dụng hệ thống này chỉ phự hợp với cỏc hệ truyền động cú số lần khởi động, dừng mỏy và đảo chiều ớt hoặc tốt nhất là khụng cú đảo chiều.
Từ những đỏnh giỏ trờn, đối chiếu với đặc điểm của hệ truyền động thang mỏy n chọn là động c
loại bỏ việc sử dụng phương ỏn nà . Cụ thể là cú hai lý do
cơ bản sau:
làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại, cú đảo chiều quay Cụng suất động cơ tớnh ra thuộc loại khụng lớn nờn vấn đề đầu tư cả hệ nối tầng là khụng hiệu quả về mặt kinh tế.
2.2.3. Hệ điều chỉnh xung điện trở rụto
a. Nguyờn lý điều chỉnh
Trước hết cần phải núi rằng việc điều chỉnh điện trở roto chỉ ỏp dụng được với động cơ roto dõy quấn chứ khụng sử dụng được cho động cơ roto lồng súc. Như đó biết, với động cơ roto dõy quấn, ta cú thể thay đổi được độ cứng của đường đặc tớnh cơ bằng cỏch đưa điện trở phụ vào mạch roto động cơ.
Thực chất của phương phỏp này là điều chỉnh cụng suất trượt; cụng suất trượt ở đõy được lấy bớt ra và được biến thành tổn hao nhiệt năng vụ ớch trờn điện trở.
Vỡ độ trượt tới hạn tỷ lệ bậc nhất với điện trở roto nờn rd f th th R R R R R s s 2 2 2 0
Nếu coi đoạn đặc tớnh làm việc của động cơ, tức là đoạn cú độ trượt từ s=0 sth, là
tuyến tớnh thỡ khi điều chỉnh điện trở roto ta cú thể viết:
2 0 2 0 0 . R R s s R R s s s s rd rd th th (2.12)
trong đú: s0: là độ trượt tới hạn khi điện trở roto là R2
s: là độ trượt khi điện trở roto là Rrd=R2+Rf.
23 0 1 2 2 2 . 2 1 2 2 1 . . 3 ] ) ' .[( ' . 3 s R I X s R R s R U M rd m n f (2.13)
Như vậy, khi thay đổi điện trở roto, nếu giữ dũng điện roto I2 khụng đổi thỡ
momen khụng đổi và khụng phụ thuộc vào tốc độ động cơ. Vỡ vậy, phương phỏp điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cỏch thay đổi điện trở roto rất thớch hợp với hệ truyền động cú mụmen tải khụng đổi. Thực tế, việc thay đổi điện trở roto dựng cấp điện trở ngày nay ớt dựng, vỡ vừa cú hiệu suất thấp, độ trơn điều chỉnh kộm, đặc tớnh điều chỉ lại dốc. Vỡ thế điều chỉnh xung điện trở roto dựng van bỏn dẫn với cỏc mạch vũng điều chỉnh sẽ tạo được đặc tớnh điều chỉnh cứng và đủ rộng; mặt khỏc lại dễ tự động hoỏ việc điều chỉnh. Nguyờn lý cơ bản của bộ điều chỉnh xung điện trở roto như sau:
2.8. Sơ đồ nguyờn lớ và đặc tớnh cơ của phương phỏp
Hoạt động đúng cắt của khoỏ bỏn dẫn S tương tự như mạch điều chỉnh xung ỏp một chiều:
+ Khi S đúng: R0 bị loại ra khỏi mạch phần ứng, dũng roto tăng lờn.
+ Khi S ngắt: R0 được đưa vào mạch, dũng roto lại giảm.
Với tần số đúng cắt nhất định, nhờ điện cảm L mà dũng roto coi như khụng đổi và ta
24 0 0 0. . .R T t R t t t R R ck d ng d d td (2.14)
Điện trở tương đương Rtd trong mạch một chiều được tớnh quy đổi về mạch xoay
chiều ba pha ở roto theo nguyờn tắc bảo toàn cụng suất. Kết quả tớnh quy đổi được:
2 . . 2 1 R0 R Rf td (2.15)
Như vậy, điều chỉnh chu kỳ đúng ngắt của S ta thay đổi được và từ đú thay đổi
được Rf. Cho =0 1, ta dựng được họ cỏc đặc tớnh cơ tương ứng quột gần như mặt
phẳng giới hạn bởi đặc tớnh tự nhiờn và đặc tớnh cơ cú điện trở phụ Rf=R0/2.
b. Đỏnh giỏ và phạm vi ứng dụng
Cú thể núi việc sử dụng phương phỏp xung điện trở roto trong điều chỉnh truyền động, về mặt lý thuyết, là một phương phỏp đơn giản nhất, dễ thực hiện và vận hành; mạch điều chỉnh cũng rất đơn giản là gồm hai mạch vũng điều chỉnh (tốc độ và dũng điện).
Phương phỏp này như đó phõn tớch ở trờn cũng rất phự hợp với phụ tải cú mụ-men khụng đổi như cơ cấu thang mỏy. Cụ thể là nú cho phộp điều chỉnh để động cơ cú mụmen khởi động lớn khi nõng bằng cỏch thờm một cỏch hợp lý điện trở và mạch roto trong giai
đoạn khởi động; cho phộp điều chỉnh trơn và dải điều chỉnh rộng nếu ta tăng điện trở R0
kết hợp với việc dựng một tụ bổ trợ cho việc mở rộng phạm vi điều chỉnh. Mặt khỏc, việc điều chỉnh được tiến hành ở mạch roto nờn khụng gõy ảnh hưởng đến cụng suất động cơ tiờu thụ đưa vào stato; tức là khụng gõy ảnh hưởng đến lưới điện và tải khỏc khi động cơ khởi động như ở phương phỏp điều chỉnh điện ỏp stato.
Tuy vậy, như đó đề cập ở trờn, thực chất của phương phỏp cũng dựa vào việc điều chỉnh cụng suất trượt nờn tổn hao trong khi điều chỉnh khụng thể trỏnh khỏi. So với phương phỏp nối cấp nú cú cấu trỳc đơn giản hơn, ớt vốn đầu tư hơn, nhưng lại cú tổn thất khi điều chỉnh lớn hơn lại bị tiờu hao vụ ớch nờn nú chỉ sử dụng cho cỏc động cơ cú cụng suất nhỏ và trung bỡnh (dưới 100kW).
Phõn tớch ưu và nhược điểm của phương ỏn dựng điều chỉnh xung điện trở roto cho hệ truyền động thang mỏy ta thấy rằng đõy là một phương ỏn khả thi, ta sẽ xem xột khả năng sử dụng khi so sỏnh với phương phỏp biến tần sẽ được trỡnh bày dưới đõy.
25
fđm
H 2.9. Đặc tớnh cơ của động cơ KĐB khi điều chỉnh
tần số.
M
2.2.4. Hệ điều chỉnh tần số động cơ KĐB
a. Nguyờn lý điều chỉnh
Theo lý thuyết mỏy điện ta cú biểu thức: p f1 1 2 điều đú cú nghĩa là
thay đổi tần số sẽ làm tốc độ từ trường quay và do đú dẫn đến tốc độ động cơ thay đổi. Dạng đặc tớnh cơ của động cơ khi thay đổi tần số được trỡnh bày dưới hỡnh vẽ sau:
Từ đặc tớnh cơ ta thấy khi tần sú tăng ( f>fđm), thỡ mụ-men tới hạn lại giảm (với điện ỏp giữ khụng đổi), cụ thể là:
2 1 1 f Mth (2.16)
Trong trường hợp tần số giảm, nếu giữ nguyờn điện ỏp thỡ dũng điện động cơ tăng (do f giảm X=2 fL cũng giảm I tăng), gõy ảnh hưởng xấu đến cỏc chỉ tiờu của động cơ. Vỡ vậy để bảo đảm một số chỉ tiờu mà khụng làm động cơ bị quỏ dũng cần phải điều chỉnh cả điện ỏp động cơ, cụ thể là giảm điện ỏp cựng với việc giảm tần số theo quy luật nhất định.
b. Đỏnh giỏ và phạm vi ứng dụng
Từ đặc tớnh cơ của động cơ khi điều chỉnh nguồn ta cú nhận xột là: Nếu đảm bảo được luật điều chỉnh điện ỏp – tần số thỡ ta cú mọi đường đặc tớnh cơ mong muốn khi giảm tần số. Nghĩa là phương phỏp điều chỉnh tần số nguồn cung cấp kết hợp với việc điều chỉnh điện ỏp stato mở ra khả năng ỏp dụng cho mọi yờu cầu truyền động.
Do cú khả năng linh hoạt trong việc điều chỉnh cả tốc độ khụng tải lý tưởng và tốc độ trượt tới hạn; cụ thể là khi tốc độ trượt giảm thỡ tốc độ khụng tải cũng giảm với tỷ lệ tương ứng nờn phương phỏp này cho phộp tổn thất điều chỉnh nhỏ nhất.
Vỡ việc điều chỉnh tần số yờu cầu phải điều chỉnh cả điện ỏp nờn việc tỡm ra quy luật điều chỉnh và trang bị thiết bị điều chỉnh , biến đổi cụng suất phức tạp ; núi chung giỏ
26
thành cỏc bộ biến tần cú đắt hơn giỏ thành của cỏc bộ biến đổi trang bị cho cỏc phương phỏp điều chỉnh khỏc.
Kết luận: Từ những so sỏnh trờn, kết hợp với việc xem xột thực tế, em quyết định chọn phương ỏn truyền động dựng cỏc bộ biến đổi tần số vúi động cơ roto lồng súc
2.2.5. Cỏc phương phỏp khởi động và hóm động cơ xoay chiều
a. Cỏc phương phỏp khởi động động cơ xoay chiều
Theo yờu cầu của sản xuất, động cơ điện khụng đồng bộ lỳc làm việc thường phải mở mỏy và ngừng mỏy nhiều lần. Tuỳ theo tớnh chất của tải và tỡnh hỡnh của lưới điện mà yờu cầu về mở mỏy đối với động cơ điện cũng khỏc nhau.
- Khi mở mỏy một động cơ cần xột đến những yờu cầu sau:
+Phải cú mụmen mở mỏy đủ lớn để thớch ứng với đặc tớnh của tải . +Dũng điện mở mỏy càng nhỏ càng tốt .
+Phương phỏp mở mỏy và thiết bị cần dựng đơn giản, rẻ tiền, chắc chắn. +Tổn hao cụng suất trong qỳa trỡnh mở mỏy càng thấp càng tốt .
- Những yờu cầu trờn thường mõu thuẫn với nhau do đú phải căn cứ vào điều kiện làm việc cụ thể mà chọn phương phỏp mở mỏy thớch
hợp.
:
- Mở mỏy trực tiếp động cơ điện rụto lồng súc
- Hạ điện ỏp mở mỏy
- Mở mỏy bằng phương phỏp Y-
- Mở mỏy bằng cỏch thờm điện trở phụ vào rụto
27
trực tiếp động cơ điện rụto lồng súc
Đõy là phương phỏp mở mỏy đơn giản nhất, chỉ việc đúng trực tiếp, động cơ điện vào lưới điện là được. Nhưng lỳc mở mỏy trực tiếp dũng điện mở mỏy tương đối lớn. Nếu quỏn tớnh của tải tương đối lớn, thời gian mở mỏy quỏ dài thỡ cú thể làm cho mỏy núng và ảnh hưởng đến điện ỏp của lưới điện. Nhưng nếu nguồn điện tương đối lớn
p
1. Sử dụng hệ truyền động biến tần nguồn dũng
Đối với loại biến tần này dũng Id khụng thay đổi, do điện ỏp đầu ra của chỉnh lưu
của biến tần này thay đổi được dấu nờn biến tần nguồn dũng dễ dàng làm việc trong chế độ hóm tỏi sinh.
2. Sử dụng hệ truyền động biến tần nguồn ỏp chỉnh lưu điot
Đặc điểm của biến tần nguồn ỏp là điện ỏp một chiều luụn giữ dấu khụng đổi trong
khi dũng Id cũng khụng đổi dấu. Do vậy khụng thể thực hiện trao đổi năng lượng từ tải về
lưới. Trong trường hợp này phổ biến là dựng hóm dập động năng bằng điện trở mạch hóm một chiều. Khi động năng động cơ khụng đồng bộ cõn giải thoỏt chuyển về mạch một
chiều qua cầu điot ngược làm cho điện ỏp UDC sẽ dõng cao. Dựng tranzito Th và Rh đúng
cắt theo tần số nhất định sẽ biến động năng dư thừa thành nhiệt năng để đốt núng điện trở. Cỏc loại biến tần này phổ biến rộng rói nhất trong cụng nghiệp.
2.11
3. Sử dụng biến tần nguồn ỏp chỉnh lưu tiristo
Đối với hệ truyền động biến tần nguồn ỏp cụng suất lớn ( từ vài trăm kW đến MW) thỡ khụng dựng mạch dập điện trở một chiều, người ta dựng cấu trỳc hỡnh 1.12.
28
Trong đú nghịch lưu dựng tiristo GTO, chỉnh lưu CL dựng 2 bộ đấu song song ngược, một bộ làm việc chỉnh lưu và một bộ nghịch lưu ( Tương tự như truyền động T-Đ đảo chiều). Khi hóm tỏi sinh, bộ CL phải khúa chắc sau đú mới mở NL1 để hóm. Kết thỳc quỏ trỡnh hóm, bộ NL1 phải chắc chắn khúa thỡ bộ CL1 mới đưa vào làm việc.
Trong cụng nghiệp, biến tần loại này thường dựng cho truyền động quay quạt giú ở nhà mỏy nhiệt điện, xi măng, mỏ than cụng suất tử vài trăm kW đến vài MW.
2.12 tiristor
4. Biến tần nguồn ỏp làm việc bốn gúc phần tư
Người ta nghiờn cứu hai loại biến tần làm việc ở bốn gúc phần tư đảm bảo trao đổi cụng suất giữa tải và lưới đồng thời dũng đầu vào cú dạng hỡnh sin, cú thể điều chỉnh cho hệ số cụng suất bằng 1.
Loại thứ nhất là biến tần dũng chỉnh lưu PWM đó được thương phẩm khoảng 10 năm trở lại đõy.
Loại thứ hai là biến tần kiểu ma trận Maxtric converter đang trong giai đoạn chế thử.
:
Từ những phõn tớch đỏnh giỏ trờn ta thấy rằng việc chọn phương ỏn truyền động dựng phương phỏp điều chỉnh tần số là hoàn toàn cú cơ sở vỡ tớnh kinh tế khi vận hành cũng như đỏp ứng được yờu cầu truyền động thang mỏy do cỏc lý do sau:
1. Về tớnh đơn giản trong điều chỉnh
Với phương phỏp điều chỉnh tần số ta cũn phải kết hợp với điều chỉnh điện ỏp theo một quy luật nhất định; điều này làm phức tạp lờn rất nhiều so với phương phỏp khỏc.
29
2. Về hiệu suất điều chỉnh, dải điều chỉnh và khả năng khởi động, khả năng đảo chiều
Cũn phương phỏp điều chỉnh tần số cú khả năng giữ cho tổn thất cụng suất là hằng nờn tổn thất điều chỉnh núi chung là thấp nhất trong cỏc phương phỏp ỏp dụng cho hệ truyền động xoay chiều. Với phương phỏp dựng biến tần ta cú thể điều khiển việc đảo chiều kết hợp với việc điều chỉnh xung mở cỏc van bỏn dẫn trong bộ biến đổi nờn khả năng tự động hoỏ điều chỉnh cao hơn.
3. Về tớnh kinh tế của phương phỏp truyền động
Phương ỏn dựng bộ biến tần để điều chỉnh động cơ roto lồng súc thực tế là phương ỏn truyền động kinh tế. Mặc dự giỏ thành cỏc bộ biến đổi tần số cú đắt hơn so với phương phỏp khỏc, nhưng bự lạ động cơ kộo tải lại dựng động cơ roto lồng súc với tớn đơn giản về kết cấu, vận hành tin cậy giỏ thành hạ hơn so với động cơ roto dõy quấn sử dụng với bộ điều chỉnh xung. Với mụi trường làm việc nặng nề của động cơ truyền động cần trục thỡ việc xem xột khả năng sử dụng động cơ roto lồng súc là hợp lý.
4. Về lĩnh vực ứng dụng, tớnh tin cậy trong vận hành
Do khả năng điều chỉnh tần số đưa đến khả năng cú mọi đặc tớnh cơ mong muốn nờn thực tế phương phỏp điều chỉnh tần số cú thể ỏp dụng cho mọi yờu cầu truyền động. Điều đú cú nghĩa là việc sử dụng nú cho truyền động thang mỏy là hết sức hợp lý.
Phương ỏn dựng biến tần khụng chỉ cho phộp vận hành tin cậy nhờ sử dụng động cơ roto dõy quấn mà ngay bản thõn bộ biến tần nhờ những tiến bộ đột phỏ của thiết bị cụng suất hiện nay dẫn đến khả năng làm việc tin cậy hơn. Hơn nữa giỏ thành của cỏc bộ biến tần hiện nay đó rẻ đi rất nhiều so với thời kỳ đầu, chỳng lại cho hiệu suất điều chỉnh cao vận hành tin cậy do đó cú nhiều luật điều chỉnh phự hợp.
Từ những so sỏnh trờn, kết hợp với việc xem xột thực tế, em quyết định chọn phương ỏn truyền động dựng cỏc bộ biến đổi tần số với động cơ roto lồng súc cho tải là thang mỏy chở người.
Chương
30
Chương 3 PHÂ
3.1. Phõn tớch lựa chọn bộ biến tần cho động cơ
ều cú tần số,số
pha, thứ tự và điệ ề
.
:
: Bộ biến đổi trực tiếp từ tần số,điện ỏp lưới sang điện ỏp tải