Mạch điện tương đương của hiện tượng C.M trong hệ biến tần và động cơ được trình bày qua nhiều bài viết của nhiều tác giả với việc giải
Chương 3: Vấn đề C_M trong hệ truyền động dùng biến tần G.V.H.D: T.S Nguyễn Văn Nhờ
thích cơ chế kết nối điện áp trên trục. Theo nhiều tác giả trên các tạp chí IEEE, thìø mạch tương đương này khơng bao gồm những điện dung nội tại nối với đất bên trong bộ biến tần (VSI) và biến áp nguồn cung cấp. Mạch tương đương tĩnh điện của hệ truyền động điều chỉnh được tốc độ trình bày trên hình 3.1. Mạch này bao gồm những điện dung nội tại máy biến thế cung cấp, ngõ vào bộ biến đổi và lưới điện dc cũng như những điện dung nội tại động cơ. Mơ hình máy biến áp bao gồm điện dung nội tại của cuộn dây với đất, Cwg hình thành bởi điện dung giữa các vịng dây quấn (winding # w) với lõi sắt kỹ thuật điện nối đất (ground # g) như một lưỡng cực điện. Thơng thường máy biến áp được nối sao cĩ đầu nối “X0” (nguồn cĩ dây trung tính nối với vỏ thiết bị) phần vỏ thiết bị như phần vỏ bên ngồi của máy biến áp được nối đất. Điều này trình bày trên hình 3.1. Liên kết về mặt DC của bộ biến tần cĩ điện dung nội tại đối với vỏ máy tương ứng là Cpg và Cng.
Các điện dung giữa cuộn dây quấn stator với lõi Stator nối Ground (Csg), cuộn dây quấn Stator với lõi Rotor (Csr), lõi Rotor đến lõi stator nối Ground (Crg), và ổ đỡ tới vỏ stator nối Ground (Cbg) tồn tại bên trong motor. Các giá trị này được cho trong một dãy rộng tuỳ theo cơng suất định mức động cơ.
Hình 3.1: Mạch tương đương về mặt tĩnh điện của hệ thống điều chỉnh tốc
độ động cơ điện xoay chiều.
Mạch điện đơn giản tương đương về tĩnh điện trình bày trên hình 3.2, ở đây máy biến áp được mơ hình tương đương với hai nguồn áp cĩ nối đất. Những giá trị tức thời được lấy từ giá trị dương hay âm cực đại tương ứng với điện áp pha ngõ vào. Các nguồn điện áp C.M này là các hàm biến đổi theo thời gian. Cầu chỉnh lưu được mơ hình là những cơng tắc nối tiếp từng nguồn áp. Về mặt tín hiệu xoay chiều thì các đường nguồn một chiều cung cấp dương và âm xem như bị nối đất, do đĩ các hàm đĩng cắt theo trọng số diễn tả điện thế C.M của các ngõ ra 3 pha bộ biến tần như sau:
( ) [ pg ng cm kV k V V . . 3 . 3 1 + − = ] (3.1)
Với k∈{0,1,2,3,...}
Với 3 cơng tắc ở chỉ cĩ 2 trạng thái dẫn đến cĩ 8 khả năng xảy ra khi kết hợp tổ hợp giữa chúng. Trong 8 trạng thái cĩ 2 trạng thái làm ngõ ra bằng 0 (cĩ nghĩa là Vab = Vbc = Vca = 0). Hai trạng thái này chính là “111” (tất cả ngõ ra lên dương) và “000” (tất cả ngõ ra về 0). Những trạng thái này khơng tạo ra sự chênh lệch điện áp ngõ ra nhưng nĩ tạo nên điện áp C.M cực đại. Do đĩ dẫn đến việc xác định điện áp C.M theo cơng thức sau:
( a b c
cm V V V V = . + +
3
1 ) (3.2)
Hai trạng thái “111” và “000” trong bộ tiếp điểm của bộ biến tần sản sinh những điện áp C.M tương ứng là Vpg và Vng.
Sơ đồ thay thế đơn giản về mặt tĩnh điện trên hình 3.2 kết hợp lõi rotor nối đất với điện dung giữa ổ đỡ với đất xem như một điện dung duy nhất. Mạng nối tụ hình ∏ với giá trị chủ đạo lệ thuộc vào Csg. Những đường dẫn nối điện áp C.M xuống đất thường sử dụng các dây màu xanh lá nối với sườn máy của tất cả các thiết bị điện nối với hệ thống tiếp đất của hệ thống.
Hình 3.2: Sơ đồ thay thế đơn giản về mặt tĩnh điện