Điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ bằng cách điều chỉnh thông số 1 Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp stator

1. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp stator

Do mơmen động cơ tỉ lệ với bình phương điện áp stator, nên có thể điều chỉnh mơmen và tốc độ động cơ không đồng bộ bằng cách thay đổi điện áp stator và giữ tần số không đổi nhờ bộ biến đổi điện áp xoay chiều như hình 3.7

44 Hình 3.7 : Điều chỉnh tốc độ động cơ KĐB bằng cách thay đổi điện áp stator

Khi thay đổi điện áp thì mơmen tới hạn (Mth) thay đổi nhưng hệ số trượt tới hạn (sth) khơng đổi. Để cải thiện dạng đặc tính điều chỉnh và giảm bớt mức phát nóng của động cơ, người ta mắc thêm điện trở phụ (R2p). Khi đó, nếu điện áp đặt vào stator là định mức thì ta được đặc tính mềm hơn đặc tính tự nhiên, gọi là đặc tính giới hạn.

Phương pháp điều chỉnh điện áp chỉ thích hợp với truyền động mà mơmen tải là hàm tăng theo tốc độ như: máy bơm, quạt gió,…

Có thể dùng máy biến áp tự ngẫu, điện kháng, hoặc bộ biến đổi bán dẫn làm bộ điều áp xoay chiều (ĐAXC) cho động cơ.

2. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở phụ mạch rotor

Khi thay đổi điện trở phụ trong mạch rotor động cơ không đồng bộ sẽ làm cho hệ số trượt tới hạn (sth) thay đổi, cịn mơmen tới hạn (Mth) thì khơng đổi. Vì vậy sẽ thay đổi được tốc độ () của động cơ như hình 3.8

Hình 3.7 : Điều chỉnh tốc độ động cơ KĐB bằng cách thay đổi điện trở phụ mạch rotor Khi thay đổi R2p tăng, thì sth tăng, và  giảm. Nhưng khi cho R2p càng lớn để điều

45 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. Khi R2p > R2pmax thì động cơ sẽ khơng quay được.

Phương pháp này phù hợp với tải thế năng, vì khi điều chỉnh mà giữ dịng điện rotor khơng đổi thì mơmen cũng khơng đổi.

3. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi số đôi cực p

Theo quan hệ: p s f s) 2 (1 ) 1 ( 1 0      

Vậy khi thay đổi số đôi cực p sẽ điều chỉnh được 0 và sẽ điều chỉnh được . Để có thể thay đổi số đơi cực p, người ta phải chế tạo những động cơ khơng đồng bộ đặc biệt, có các tổ dây quấn stator khác nhau để tạo ra được p khác nhau, gọi là máy đa tốc.

Ví dụ ta có một tổ nối dây stator (1 pha) gồm 2 đoạn, mỗi đoạn là một phần tử như hình 3.8. Nếu ta đấu nối tiếp 2 đoạn đó thuận cực nhau (đánh dấu * trên hình vẽ), thì do đường sức từ phân bố như trên hình 3.8a, nên số cực sẽ là 4 và p = 2.

Hình 3.8: Thay đổi số đơi cực bằng đổi nối tổ dây quấn

Như vậy, bằng cách đổi nối đơn giản các tổ dây quấn, ta đã điều chỉnh được tốc độ từ 0 (sơ đồ 3.8a) lên thành 20 (sơ đồ 3.8b và 3.8c) và điều chỉnh được tốc độ  của động cơ không đồng bộ.

Thực tế, ở các động cơ không đồng bộ đa tốc độ thường gặp là đổi nối theo 2 cách: hình sao  sao kép () và tam giác  sao kép ()

Hình 3.9: Đổi nối dây quấn stator động cơ không đồng bộ

Ưu điểm của phương pháp thay đổi số đôi cực là thiết bị đơn giản, rẻ tiền, các đặc tính cơ đều cứng và khả năng điều chỉnh triệt để (điều chỉnh cả tốc độ không tải lý tưởng).

46 Nhờ các đặc tính cơ cứng nên độ chính xác được duy trì ở tốc độ cao.

Nhược điểm lớn của phương pháp này là có độ tinh kém, dải điều chỉnh khơng rộng và kích thước động cơ lớn.

4. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi tần số

Về nguyên lý, khi thay đổi tần số f1 thì

p f1

0 2

  sẽ thay đổi và sẽ điều chỉnh được tốc độ động cơ. Nhưng khi thay đổi f1  f1đm thì có thể ảnh hưởng đến chế độ làm việc của động cơ.

Giả sử mạch stator: E1C..f1

Trong đó:

E1 sức điện động cảm ứng trong cuộn dây stator

 từ thơng móc vịng qua cuộn dây stator C hằng số tỉ lệ

f1 tần số của dòng điện stator

Nếu bỏ qua sự sụt áp trên tổng trở cuộn dây stator thì ta có:

11 1

1 E C. .f

U   

Ta thấy, nếu thay đổi f1 mà giữ U1 khơng đổi thì  sẽ thay đổi theo.

Khi giảm tần số f1 thì từ thơng  sẽ tăng lên, mạch từ động cơ sẽ bị bảo hòa, điện kháng mạch từ giảm xuống và dịng từ hóa sẽ tăng lên làm cho động cơ quá tải về từ, làm phát nóng động cơ, giảm tuổi thọ, thậm chí nếu q nhiệt độ cho phép thì động cơ sẽ bị cháy.

Khi tăng tần số f1 sẽ làm từ thơng  giảm, dẫn đến dịng I2 tăng, nghĩa là động cơ sẽ bị quá tải về dịng, nó cũng bị phát nóng làm xấu chế độ làm việc của động cơ hoặc bị cháy. Vì vậy, khi thay đổi tần số f1 để điều chỉnh tốc độ thì người ta thường kết hợp thay đổi điện áp stator U1. Và người ta thường dùng bộ biến tần để điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ.