Động cơ đồng bộ được sử dụng khá rộng rãi trong những truyền động cơng suất trung bình và lớn, có u cầu ổn định tốc độ cao. Động cơ đồng bộ thường dùng cho các máy bơm, quạt gió, các hệ truyền động của nhà máy luyện kim,…
Ưu điểm của động cơ đồng bộ là có độ ổn định tốc độ cao, hệ số cos và hiệu suất lớn, vận hành có độ tin cậy cao.
27
1. Đặc tính cơ
Khi đóng stator của động cơ đồng bộ vào lưới điện xoay chiều có tần số f1 không đổi, động cơ sẽ làm việc với tốc độ đồng bộ khơng phụ thuộc vào tải.
pf1
0 2
Hình 2.15: Sơ đồ nối dây và đặc tính cơ của động cơ đồng bộ
Như vậy, đặc tính cơ của động cơ đồng bộ hoạt động trong phạm vi mômen cho phép M Mmax là đường thẳng song song với trục hoành với độ cứng = và được biểu diễn trên hình 2.15. Tuy nhiên, khi mơmen vượt quá trị số cực đại cho phép M Mmax thì tốc độ động cơ sẽ lệch khỏi tốc độ đồng bộ.
2. Vẽ đặc tính cơ tự nhiên
Để vẽ đặc tính cơ tự nhiên, ta tìm điểm 0 và Mđm của động cơ. Đặc tính cơ là đường
thẳng đi qua điểm 0 và song song với trục hoành (trục M).
3. Trạng thái khởi động
Mạch rotor của động cơ đồng bộ có hai cuộn dây: cuộn dây kích từ để sinh ra từ trường trong máy và cuộn dây khởi động kiểu lồng sóc và dây quấn.
Quá trình khởi động của động cơ đồng bộ gồm hai giai đoạn:
+ Giai đoạn 1: stator của động cơ được đấu vào nguồn điện xoay chiều, cịn cuộn
kích từ đóng kín qua điện trở hạn chế Rhc để cuộn kích từ khỏi bị quá áp do sức điện động cảm ứng sinh ra trong nó (Rhc (810)Rkt). Trong giai đoạn này động cơ đồng bộ được khởi động như một động cơ không đồng bộ.
+ Giai đoạn 2: cuối giai đoạn thứ nhất khi tốc độ đạt (95% 98%) tốc độ đồng bộ. Lúc này ta đưa dịng kích từ vào rotor để tạo ra mơmen đưa tốc độ động cơ lên đồng bộ.
Giai đoạn này rất quan trọng vì nếu khơng đưa động cơ quay với tốc độ đồng bộ được thì động cơ sẽ làm việc ở trạng thái không đồng bộ và cuộn khởi động sẽ bị phát
28 nóng quá mức, có thể bị cháy.
Trong một số trường hợp đặc biệt, người ta có thể khởi động động cơ đồng bộ bằng phương pháp sau đây:
+ Khởi động trực tiếp bằng cách đóng stator vào lưới điện với điện áp định mức ngay từ đầu. Phương pháp này chỉ sử dụng cho động cơ công suất nhỏ hoặc động cơ có điện áp cao.
+ Khởi động gián tiếp bằng cách đóng stator vào lưới điện qua điện kháng phụ Xf
hoặc biến áp tự ngẫu để hạn chế dịng khởi động, sau đó ngắn mạch chúng.
4. Các trạng thái hãm
Đối với động cơ đồng bộ thường dùng phương pháp hãm động năng. Khi động cơ đang quay, muốn hãm động năng ta cắt stator khởi lưới điện xoay chiều rồi đóng vào điện trở phụ ba pha, cịn rotor vẫn được kích từ như trước đó. Sơ đồ nguyên lý khi hãm động năng động cơ đồng bộ được thể hiện trên hình 2.16.
Hình 2.16: Sơ đồ nguyên lý hãm động năng động cơ đồng bộ
Đặc tính cơ hãm động năng có dạng như của động cơ không đồng bộ khi hãm động năng kích từ độc lập.
Trạng thái hãm tái sinh của động cơ đồng bộ có thể xảy ra khi động cơ làm việc ở đoạn đặc tính cơ nằm ở góc phần tư thứ II trên hệ tọa độ (M,ω). Lúc này động cơ đồng bộ làm việc ở chế độ máy phát biến cơ năng thành điện năng trả về lưới.
29
BÀI 3: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN DÙNG ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP HOẶC SONG SONG KÍCH TỪ ĐỘC LẬP HOẶC SONG SONG
Mục tiêu của bài:
- Dựa vào phương trình đặc tính cơ, xây dựng các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều kích từ độc lập/song song.
- Kết nối mạch điều khiển cho ứng dụng thực tế.