Hệ thống điều tốc nối cấp ở phần trên đã khảo sát thực hiện điều tốc bằng cách lợi dụng điện áp nghịch lưu sinh ra trong thiết bị điều tốc nối cấp để điều khiển công suất trượt trong rotor động cơ không đồng bộ. Lúc này công suất trượt từ đầu ra của rotor đi qua thiết bị điều tốc nối cấp chuyển trả về lưới điện, động cơ làm việc ở trạng thái động cơ. Chúng ta gọi hệ thống điều tốc này là hệ thống điều tốc nối cấp thứ đồng bộ. Khác với hệ thống đó còn có hệ thống điều tốc siêu đồng bộ, nó không những khống chế phương chiều truyền tải công suất mà còn có thể nhận được các trạng thái làm việc khác nhau của hệ thống điều tốc nối cấp và trạng thái làm việc khác nhau của động cơ.
Thái Nguyên, 10/27/15 216
4.5.1. Nguyên lý làm việc điều tốc nối cấp siêu đồng bộ
Trong hệ thống điều tốc nối cấp đã xét, BĐ1 là không điều khiển, nó chỉ có thể tiếp nhận công suất trượt từ phía xoay chiều (mạch rotor động cơ) và truyền sang phía một chiều và sau đó được đưa trở lại mạng điện. Nếu BĐ1 là chỉnh lưu có điều khiển, có thể làm cho nó làm việc ở trạng thái chỉnh lưu hoặc nghịch lưu, tương ứng nó có thể tiếp nhận công suất trượt từ phía rotor của động cơ hoặc cấp công suất trượt cho rotor. Khi BĐ1 làm việc ở chế độ nghịch lưu truyền công suất trượt cho rotor động cơ, còn stator động cơ vẫn tiếp nhận công suất từ lưới điện, thì công suất đầu ra trên trục động cơ là P2= P1+ Ps (giả thiết bỏ qua tất cả các tổn thất trong động cơ). Muốn thỏa mãn quan hệ này, hệ số trượt s phải là âm, nghĩa là động cơ phải làm việc vượt quá tốc độ đồng bộ, lúc này cả rotor và stator đều tiếp nhận điện năng và biến đổi thành cơ năng trên trục động cơ, động cơ ở vào trạng thái
“rotor và stator song hồi”, nhưng vẫn làm việc ở trạng thái động cơ. Do tác dụng song hồi của stator và rotor đã làm tăng công suất đầu ra trên trục động cơ vượt cả công suất định mức ghi trên nhãn mác của nó. Đây là một ưu điểm của phương pháp này. Các hệ thống điều tốc nối cấp có thể đưa công suất vào từ phía rotor đều có tên chung là hệ thống điều tốc nối cấp siêu đồng bộ.
4.5. HỆ THỐNG ĐIỀU TỐC NỐI CẤP SIÊU ĐỒNG BỘ
4.5.1. Nguyên lý làm việc điều tốc nối cấp siêu đồng bộ
Lúc này bộ chỉnh lưu BĐ1 phía rotor của hệ thống buộc phải là có điều khiển, và làm việc ở trạng thái nghịch lưu, còn bộ chỉnh lưu có điều khiển BĐ2 ở phía máy biến áp BA làm việc ở chế độ chỉnh lưu.
Cần phải hết sức chú ý: Không phải dựa vào động cơ làm việc ở phía trên hay phía dưới tốc độ quay đồng bộ để phân biệt là điều tốc nối cấp siêu đồng bộ hay điều tốc nối cấp thứ đồng bộ, mà phân theo phương hướng truyền công suất của rotor.
Thái Nguyên, 10/27/15 218
4.5.1. Nguyên lý làm việc điều tốc nối cấp siêu đồng bộ
Hình 4.17: Sơ đồ nguyên lý hệ thống điều tốc nối cấp siêu đồng bộ
20 1 2 2
sE cos U cos
− β = α 2 2
20 1
U cos s E cos
= − α
β
4.5. HỆ THỐNG ĐIỀU TỐC NỐI CẤP SIÊU ĐỒNG BỘ
4.5.2. Sự làm việc ở chế độ hãm tái sinh của hệ thống điều tốc nối cấp siêu đồng bộ
Hệ thống điều tốc nối cấp như hình 9.17 cũng có thể làm việc ở trạng thái thứ đồng bộ, chỉ cần BĐ1 làm việc ở chế độ chỉnh lưu, BĐ2 làm việc ở chế độ nghịch lưu là được. Lúc động cơ làm việc ở trạng thái động cơ ứng với một hệ số trượt s1 nào đó (1> s1 >0), nếu lúc đó đột nhiên thay đổi trạng thái làm việc của BĐ1 và BĐ2, làm cho chúng thứ tự làm việc ở chế độ nghịch lưu và chỉnh lưu, và thoả mãn quan hệ: U2cosα2>s1E20cosβ1 (chú ý cực tính của hai điện áp này đã đổi chiều). Động cơ sẽ tiếp nhận công suất từ phía rotor, hệ thống ở vào trạng thái làm việc “điều tốc nối cấp siêu đồng bộ” thấp hơn tốc độ quay đồng bộ.
Thái Nguyên, 10/27/15 220
4.5.2. Sự làm việc ở chế độ hãm tái sinh của hệ thống điều tốc nối cấp siêu đồng bộ
Bây giờ hãy phân tích trạng thái làm việc hiện tại của động cơ không đồng bộ.
Mô men điện từ của động cơ:
Nếu lấy công suất trượt ở đầu ra của rotor khi động cơ làm việc ở trạng thái động cơ là “dương”, mô men điện từ dương là mô men động cơ, hiện tại do sự đổi chiều của công suất trượt làm cho mô men điện từ cũng thành giá trị âm, điều đó chứng tỏ mô men mà động cơ sinh ra là mô men hãm, tức là lúc này động cơ ở vào trạng thái hãm 1>s1>0,
s đt
o
P 1 M = ×s
Ω
Hình 4.18: Các chế độ làm việc của hệ thống điều tốc nối cấp
4.5. HỆ THỐNG ĐIỀU TỐC NỐI CẤP SIÊU ĐỒNG BỘ
4.5.2. Sự làm việc ở chế độ hãm tái sinh của hệ thống điều tốc nối cấp siêu đồng bộ
Thái Nguyên, 10/27/15 222
4.6.1. Hệ số công suất của hệ thống điều tốc nối cấp và phương hướng nâng cao hệ số công suất của nó
Ta có:
P – tổng công suất tác dụng hệ thống nhận được từ lưới điện;
S – tổng công suất toàn phần của hệ thống;
P1– công suất tác dụng của động cơ điện nhận được từ lưới điện;
PF – công suất tác dụng qua bộ nghịch lưu phản hồi về lưới điện;
Q1– công suất phản kháng của động cơ điện tiếp nhận từ lưới điện;
QF – công suất phản kháng phía máy biến áp nghịch lưu tiếp nhận từ lưới điện.
1 F
nc 2 2
1 F 1 F
P P cos P
S (P P ) (Q Q )
ϕ = = −
− + +
4.6.1. Hệ số công suất của hệ thống điều tốc nối cấp và phương hướng nâng cao hệ số công suất của nó
4.6.1.1. Phép phân tích đồ thị hệ số công suất của hệ thống điều tốc nối cấp
Thông thường hệ số công suất khi hệ thống điều tốc nối cấp làm việc ở tốc độ cao là 0,6÷0,65, giảm khoảng 0,1 so với hệ số công suất của động cơ điện khi nối dây thông thường, khi ở tốc độ thấp có thể giảm xuống tới 0,4 ÷ 0,5 (đối với hệ thống phạm vi điều tốc là 2:1).
(1) Mô men tải trên trục động cơ là hằng số;
(2) Không xét tới các tổn thất của hệ điều tốc nối cấp;
(3) Cho trước công suất tác dụng và công suất phản kháng của động cơ nhận từ lưới điện.
Thái Nguyên, 10/27/15 224
nâng cao hệ số công suất của nó
4.6.1.1. Phép phân tích đồ thị hệ số công suất của hệ thống điều tốc nối cấp
Hình 4.19: Phương pháp tích phân đồ thị hệ số công suất của hệ thống điều tốc nối cấp
Hình 4.20: ảnh hưởng của phạm vi điều tốc đối với hệ số công suất của hệ thống
4.6.1. Hệ số công suất của hệ thống điều tốc nối cấp và phương hướng nâng cao hệ số công suất của nó
4.6.1.2. Phương hướng nâng cao hệ số công suất của hệ thống điều tốc nối cấp
Hình 4.21: Mối liên kết dọc của bộ nghịch lưu trong hệ thống điều tốc nối cấp
Thái Nguyên, 10/27/15 226
nâng cao hệ số công suất của nó
4.6.1.2. Phương hướng nâng cao hệ số công suất của hệ thống điều tốc nối cấp
Hình 4.22: Sơ đồ nguyên lý hệ thống điều tốc điều khiển sóng gấp khúc
Hình 4.23: Đồ thị Id =f(t) khi điều tốc nối cấp sóng gấp khúc rotor
4.6.2. Khởi động hệ thống điều tốc nối cấp 4.6.2.1. Khởi động gián tiếp
4.6.2.2. Khởi động trực tiếp
Hình 4.25: Sơ đồ nguyên lý hệ thống điều tốc nối cấp điều khiển khởi động gián tiếp
Thái Nguyên, 10/27/15 228
5.2. Hệ thống điều tốc động cơ đồng bộ với biến tần điều khiển ngoài và điều khiển vector
5.3. Hệ thống điều tốc biến tần tự điều khiển –
động cơ không đồng bộ (máy điện một chiều không chổi than)