ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KĐB TRONG HỆ ĐIỀU TỐC NỐI CẤP

4.3.1. Điện áp và dòng điện của mạch điện chỉnh lưu rotor động cơ không đồng bộ:

Hình 4.10: Đồ thị điện áp và dòng điện sơ đồ chỉnh lưu rotor ứng với các góc chuyển mạch khác nhau:

a) γ < 60o; b) γ = 60o;

Thái Nguyên, 10/27/15 186

4.3.1. Điện áp và dòng điện của mạch điện chỉnh lưu rotor động cơ không đồng bộ:

Hình 4.10: Đồ thị điện áp và dòng điện sơ đồ chỉnh lưu rotor ứng với các góc chuyển mạch khác nhau:

c) γ > 60o

4.3. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KĐB TRONG HỆ ĐIỀU TỐC NỐI CẤP

4.3.1. Điện áp và dòng điện của mạch điện chỉnh lưu rotor động cơ không đồng bộ:

b) Trạng thái làm việc thứ hai:

- Dòng điện chỉnh lưu trung bình:

- Điện áp chỉnh lưu trung bình:

Trong hai công thức trên, tương ứng với: αp ≠ 0, γ = 600.

( )

20 20

d p p p

D0 D0

6E 6E

I cos cos sin

2X 2X 6

 π

 

=  α − α + γ = α + ÷

( )

p p D0

d1 20 20 p d

cos cos 3sX

U 2,34sE 2,34sE cos I

2

α + α + γ

= = α −

π

Thái Nguyên, 10/27/15 188

4.3.1. Điện áp và dòng điện của mạch điện chỉnh lưu rotor động cơ không đồng bộ:

b) Trạng thái làm việc thứ hai:

Hình 4.11: Bộ chỉnh lưu rotor: Id = f(γ) , Id =f(αp)

4.3. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KĐB TRONG HỆ ĐIỀU TỐC NỐI CẤP 4.3.2. Mô men điện từ của động cơ không đồng bộ khi điều tốc nối cấp

Hình 4.12: Sơ đồ thay thế tương đương của hệ thống điều tốc nối cấp điện lực

Thái Nguyên, 10/27/15 190

4.3.2. Mô men điện từ của động cơ không đồng bộ khi điều tốc nối cấp

- Điện áp đầu ra của bộ chỉnh lưu rotor ở vùng làm việc thứ II:

- Điện áp phía dòng một chiều bộ nghịch lưu:

- Và có: Ud1 = Ud2β + IdRCK

d1 d0 p D d D0 D

U = sU cosα − ∆2 U −I ( X .s 2R )3 + π

d2 2 T d BA BA

U β = 2,34U cosβ + ∆2 U +I ( X3 +2R ) π

4.3. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KĐB TRONG HỆ ĐIỀU TỐC NỐI CẤP 4.3.2. Mô men điện từ của động cơ không đồng bộ khi điều tốc nối cấp

Thái Nguyên, 10/27/15 192

4.3.2. Mô men điện từ của động cơ không đồng bộ khi điều tốc nối cấp Ta có phương trình biểu thị hệ số trượt s:

Ta có đặc tính điều tốc của hệ thống điều tốc nối cấp:

Trong công thức trên đã bỏ qua ảnh hưởng của ∆UD, ∆UT và R1'.

Và khi cho αp = 00, ta được công thức đặc tính tốc độ quay của hệ thống điều tốc nối cấp ở vùng làm việc thứ I.

20 p 2 d D0 BA BA D CK

0

20 p D0 d

3 3

2,34(E cos U cos ) I ( X X 2R 2R R )

n n 3

2,34E cos X .I

 α − β − + + + + 

 π π ÷

=  ÷

 α − ÷

 π ÷

 

2 d BA BA D CK

20 p D0 d

2,34U cos I ( X3 2R 2R R )

s 3

2,34E cos X .I

β + + + +

= π

α − π

0 0

n n

s n

= − Với:

4.3. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KĐB TRONG HỆ ĐIỀU TỐC NỐI CẤP 4.3.2. Mô men điện từ của động cơ không đồng bộ khi điều tốc nối cấp

Giả thiết:

Ta có đặc tính tốc độ rút gọn của động cơ trong hệ thống điều tốc nối cấp:

d

0 d

e e

U I R 1

n n ( ) (U I R )

C ' C

Σ Σ

= − = −

Thái Nguyên, 10/27/15 194

4.3.2. Mô men điện từ của động cơ không đồng bộ khi điều tốc nối cấp Để tìm mô men điện từ của động cơ không đồng bộ trong hệ thống điều tốc nối cấp, có thể bắt đầu từ quan hệ công suất Ps của mạch điện chỉnh lưu rotor.

Để tìm mô men điện từ của động cơ không đồng bộ khi bộ chỉnh lưu rotor ở trạng thái làm việc thứ I, ta cho αp=0.

Giá trị cực đại của mô men điện từ trong công thức trên có thể tìm được khi đặt:

D0

s d0 p d d

P =(sU cosα − 3X sI )I π

s D0

đt d0 p d d

0 0

P 1 3X

M (U cos I )I

= s = α −

Ω Ω π

D0 D0

đt d0 d d d0 d d

0 0 d0

3X 3X

1 1

M (U I )I U (1 I )I

= − = − U

Ω π Ω π

đt d

dM 0

dI =

4.3. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KĐB TRONG HỆ ĐIỀU TỐC NỐI CẤP 4.3.2. Mô men điện từ của động cơ không đồng bộ khi điều tốc nối cấp

Khi đó: d d.1m 20

D0

I I 6E

= = 2X đt đt.1m 220

0 D0

M M 27E

6 X

= =

và: πΩ

Quan hệ giữa hai đại lượng đó là Ud0 = 2,34E20.

2

2 2

20

đt p p

0 D0

M 27E [cos cos ( )]

6 X

= α − α + γ

Từ đó ta được: πΩ

Để tìm mô men điện từ cực đại, từ công thức trên ta lấy đạo hàm bậc nhất của mô men theo αp và cho bằng không ( ), đồng thời thay γ = 60o, có thể tìm được khi αp = 15o thì mô men cực đại Mđt.2m ở vùng làm việc thứ II:

đt p

dM 0

d =

α

Thái Nguyên, 10/27/15 196

4.3.2. Mô men điện từ của động cơ không đồng bộ khi điều tốc nối cấp Cường độ dòng điện của mạch một chiều tương ứng là:

Giao tiếp giữa vùng làm việc thứ I và thứ II chính là điểm làm việc giới hạn của sơ đồ chỉnh lưu rotor, khi bắt đầu phát sinh hiện tượng cưỡng bức mở chậm các van. Mô men tại điểm này gọi là mô men chuyển tiếp Mđt.1-2. Chỉ cần lấy điều kiện γ= 60o, αp= 0o thay vào công thức (9.25) và (9.14) , là có thể tìm được:

20 d.2m

D0

I 3E

= 2X

2 20 đt.1 2

0 D0

M 27E

8 X

− =

πΩ

20 d.1 2

D0

I 6E

− = 4X

4.3. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KĐB TRONG HỆ ĐIỀU TỐC NỐI CẤP 4.3.2. Mô men điện từ của động cơ không đồng bộ khi điều tốc nối cấp

Dựa vào cách chứng minh trên, có thể rút ra được hệ thức:

Mô men cực đại của đặc tính vốn có ban đầu của động cơ không đồng bộ khi bỏ qua điện trở của rotor:

Có thể tìm được:

đt.2m đt.1m

M 0,866

M =

đt.1 2 đt.1m

M 0, 75 M

− =

2 20 đt.m

0 D0

3E M 1

2 X

= ×Ω

đt.1m đt.m

M 0,955

M = đt.2m

đt.m

M 0,826

M = đt.1 2

đt.m

M 0, 716 M

− =

Thái Nguyên, 10/27/15 198

4.3.2. Mô men điện từ của động cơ không đồng bộ khi điều tốc nối cấp

Hình 4.13 Đường đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ khi điều tốc nối cấp điện lực

4.3.3. Phương trình đặc tính cơ của động cơ KĐB khi điều tốc nối cấp

4.3.3.1. Phương trình đường đặc tính cơ ở vùng làm việc thứ I (γ ≤ 600, αp = 00)

Trong đó: ∆s1m= s1m- s10: là số gia của hệ số trượt của động cơ không đồng bộ từ không tải lý tưởng đến mô men bằng mô men cực đại tính toán;

∆s1 = s - s10: là số gia của hệ số trượt do phụ tải gây ra;

s10: là hệ số trượt không tải lý tưởng ứng với trị số β;

s1m: là hệ số trượt tới hạn khi mô men cực đại tính toán M đt.1m tương ứng:

đt

1m 1

đt.1m

1 1m

M 4

s s

M 2

s s

= ∆ + ∆ +

∆ ∆

BA D BA CK

1m 10

D0

3X 2R 2R R

s 2s

3X /

+ + +

= + π

π

Thái Nguyên, 10/27/15 200

4.3.3.2. Phương trình đặc tính cơ ở vùng làm việc thứ II (γ = 60 , αp= 0 ÷30 )

Trong đó: ∆s2m= s2m- s20 là số gia của hệ số trượt cực đại tương ứng với một trị số αp nào đó xét tới hiện tượng cưỡng bức mở chậm;

∆s2 = s - s20: là số gia của hệ số trượt do phụ tải gây ra trong vùng làm việc thứ II ứng với góc β và αp;

s20 là hệ số trượt không tải lý tưởng ứng với với góc β và αp.

2 đt p

2m 2

đt.1m

2 2m

M 4cos

s s

M 2

s s

= ∆ + ∆α +

∆ ∆

2 20

20 p

U cos

s E cos

= β

α

BA D BA CK

2m 10

D0

3X 2R 2R R

s 2s

3X /

+ + +

= + π

π

4.3.3. Phương trình đặc tính cơ của động cơ KĐB khi điều tốc nối cấp 4.3.3.2. Phương trình đặc tính cơ ở vùng làm việc thứ II (γ = 600, αp= 00÷300)

Do với một giá trị cho trước của β thì s20 thay đổi theo αp, nên s2m cũng thay đổi theo αp. Giá trị s2m không phải biểu thị hệ số trượt thực tế khi mô men đạt cực đại M đt.2m, nó chỉ là một đại lượng dùng để tính toán xuất hiện trong quá trình biến đổi toán học mà thôi. Biểu thức thông dụng về đường đặc tính cơ tiện hơn cho tính toán:

Khi cho αp = 00, công thức trên phù hợp cho việc tính toán đặc tính cơ vùng làm việc thứ I, lúc đó ∆sm= ∆s1m, ∆s = ∆s1.

Nếu cho αp = 00 ÷ 300, công thức trên phù hợp cho việc tính toán đặc tính cơ vùng làm việc thứ II, khi đó ∆sm = ∆s2m, ∆s = ∆s2.

2

đt đt.1m p

2 m

đt đt.1m p

1 1 (M / M ) / cos

s s

1 1 (M / M ) / cos

− − α

∆ = ×∆

+ − α

Thái Nguyên, 10/27/15 202

Do hệ số trượt đặc tính tĩnh của hệ thống điều tốc nối cấp là khá lớn, cho nên hệ thống điều khiển mạch hở chỉ được dùng vào trường hợp độ chính xác điều tốc yêu cầu không cao. Để nâng cao độ chính xác điều tốc trạng thái tĩnh và để nhận được đặc tính động tốt hơn, có thể dùng điều khiển phản hồi. Cũng giống như hệ thống điều tốc một chiều, thường dùng phương thức điều khiển hai mạch vòng kín là phản hồi dòng điện và phản hồi tốc độ quay.