Skip to content Skip to navigation Skip to collection information

OpenStax-CNX

You are here: Home » Content » Thu Course » Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ bằng thay đổi thông số

Navigation

Lenses

What is a lens?

Definition of a lens

Lenses

A lens is a custom view of the content in the repository. You can think of it as a fancy kind of list that will let you see content through the eyes of organizations and people you trust.

What is in a lens?

Lens makers point to materials (modules and collections), creating a guide that includes their own comments and descriptive tags about the content.

Who can create a lens?

Any individual member, a community, or a respected organization.

What are tags? tag icon

Tags are descriptors added by lens makers to help label content, attaching a vocabulary that is meaningful in the context of the lens.

This content is ...

Affiliated with (What does "Affiliated with" mean?)

This content is either by members of the organizations listed or about topics related to the organizations listed. Click each link to see a list of all content affiliated with the organization.
  • VOCW

    This module and collection are included inLens: Vietnam OpenCourseWare's Lens
    By: Vietnam OpenCourseWare

    Click the "VOCW" link to see all content affiliated with them.

Recently Viewed

This feature requires Javascript to be enabled.
 

Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ bằng thay đổi thông số

Module by: ThS. Khương Công Minh. E-mail the author

Summary: Phần này trình bày về vấn đề điều chỉnh tốc độ động cơ

Vấn đề điều chỉnh tốc độ động cơ ĐK:

Động cơ ĐK, được sử dụng rộng rãi trong thực tế. Ưu điểm nổi bật của nó là: cấu tạo đơn giản, làm việc tin cậy, vốn đầu tư ít, giá thành hạ, trọng lượng, kích thước nhỏ hơn khi dùng công suất định mức so với động cơ một chiều.

Sử dụng trực tiếp lưới điện xoay chiều 3 pha…

Tuy nhiên, việc điều chỉnh tốc độ và khống chế các quá trình quá độ khó khăn hơn, các động cơ ĐK lồng sóc có các chỉ tiêu khởi động xấu, (dòng khởi động lớn, mômen khởi động nhỏ).

Trong thời gian gần đây, do phát triển công nghiệp chế tạo bán dẫn công suất và kỹ thuật điện tin học, động cơ ĐK mới được khai thác các ưu điểm của chúng. Nó trở thành hệ truyền động cạnh tranh có hiệu quả so với hệ Tiristor - Động cơ điện một chiều.

Qua phương trình đặc tính cơ của động cơ ĐK:

M=2Mth(I+asth)ssth+sths+2asthM=2Mth(I+asth)ssth+sths+2asth size 12{M= { {2M rSub { size 8{ ital "th"} } \( I+ ital "as" rSub { size 8{ ital "th"} } \) } over { { {s} over {s rSub { size 8{ ital "th"} } } } + { {s rSub { size 8{ ital "th"} } } over {s} } +2 ital "as" rSub { size 8{ ital "th"} } } } } {}(3-13)

Trong đó: sth=±R'R12+Xnm2sth=±R'R12+Xnm2 size 12{s rSub { size 8{ ital "th"} } = +- { {R rSub { size 8{2Σ} } rSup { size 8{'} } } over { sqrt {R rSub { size 8{1} } rSup { size 8{2} } +X rSub { size 8{ ital "nm"} } rSup { size 8{2} } } } } } {}(3-14)

Và: Mth=±3.U1f2o.R1±R12+Xnm2Mth=±3.U1f2o.R1±R12+Xnm2 size 12{M rSub { size 8{ ital "th"} } = +- { {3 "." U rSub { size 8{1f} } rSup { size 8{2} } } over {2ω rSub { size 8{o} } "." left (R rSub { size 8{1} } +- sqrt {R rSub { size 8{1} } rSup { size 8{2} } +X rSub { size 8{ ital "nm"} } rSup { size 8{2} } } right )} } } {} (3-15)

sth=±R'R12+Xnm2sth=±R'R12+Xnm2 size 12{s rSub { size 8{ ital "th"} } = +- { {R rSub { size 8{2Σ} } rSup { size 8{'} } } over { sqrt {R rSub { size 8{1} } rSup { size 8{2} } +X rSub { size 8{ ital "nm"} } rSup { size 8{2} } } } } } {}(3-16)

Qua biểu thức (3-13), (3-14), (3-15), (3-16) ta thấy rằng khi thay đổi các thông số điện trở, điện kháng, điện áp, tần số, số đôi cực thì sẽ thay đổi được sth, Mth và sẽ điều chỉnh được tốc độ của động cơ ĐK.

Điều chỉnh tộc độ động cơ ĐK bằng cách thay đổi điện trở phụ mạch rôto (R2f):

Qua các biểu thức (3-14), (3-15), khi thay đổi điện trở phụ trong mạch rôto động cơ ĐK sẽ làm cho sth thay đổi tỷ lệ còn Mth thì không thay đổi, vì vậy sẽ thay đổi được tốc độ ự của động cơ ĐK như trên hình 3-6:

~ĐKR2fựSth.TNự0Sth.1Sth.2TNR2f1R2f2R2f.ica)0 Mnm Mc Mth Mb)Hình 3-6: a) Sơ đồ điều chỉnh tốc độ. b) Các đặc tính điều chỉnh tốc độ động cơ ĐKựTNự1ự2

* Nguyên lý điều chỉnh: khi thay đổi R2f với các giá trị khác nhau, thì sth sẽ thay đổi tỷ lệ, con` Mth = const, ta sẽ được một họ đặc tính cơ có chung ựo, Mth, có tốc độ khác nhau và có các tốc độ làm việc xác lập tương ứng.

Qua hình 3-6, ta có: Mth = const

Và:0 < R2f1 < R2f2 < … < R­2f.ic < …

SthTN < sth1 < sth2 < … < sth.i­c < …

ÄựTN < Äự1 < Äự2 < … < Äựic < …

ựTN > ự1 > ự2 > … > ựic > …

Như vậy, khi cho R2f càng lớn để điều 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, thậm chí khi R2f = R2f.ic, dẫn đến Mn = Mc cho động cơ không quay được (ự = 0).

Và khi thay đổi các giá trị R2f.i > R2f.ic thì tốc độ động cơ vẫn bằng không (ự = 0), nghĩa là không điều chỉnh được tốc độ, hay còn gọi là điều chỉnh không triệt để.

* Các chỉ tiêu chất lượng của phương pháp:

Phương pháp này có sai số tĩnh lớn, nhất là khi điều chỉnh càng sâu thì s% càng lớn, có thể s% > s%cp.

Phạm vi điều chỉnh hẹp (thường D = 2 size 12{ div } {}3).

Độ tinh khi điều chỉnh: ử size 12{ <> } {} 1 (điều chỉnh có cấp).

Vùng điều chỉnh dưới tốc độ định mức (ự < ựđm).

Phù hợp với phụ tải thế năng, vì khi điều chỉnh mà giữ dòng điện rôto không đổi thì mômen cũng không đổi (M ~ Mc).

* Ưu: Phương pháp thay đổi điện trở phụ mạch rôto để điều chỉnh tốc độ động cơ ĐK như trên có ưu điểm là đơn giản, rẻ tiền, dễ điều chỉnh tốc độ động cơ. Hay dùng điều chỉnh tốc độ cho các phụ tảI dạng thế năng (Mc = const).

* Nhược điểm: Tuy nhiên, phương pháp này cũng có nhược điểm là điều chỉnh không triệt để; khi điều chỉnh càng sâu thì sai số tĩnh càng lớn; phạm vi điều chỉnh hẹp, điều chỉnh trong mạch rôto, dòng rôto lớn nên phải thay đổi từng cấp điện trở phụ, công suất điều chỉnh lớn, tổn hao năng lượng trong quá trình điều chỉnh lớn.

Mặc dù vậy, phương pháp này thường được áp dụng cho điều chỉnh tốc độ các động cơ ĐK truyền động cho các máy nâng - vận chuyển có yêu cầu điều chỉnh tốc độ không cao. Muốn nâng cao các chỉ tiêu chất lượng thì dùng phương pháp “ xung điện trở ”.

Điều chỉnh tốc độ ĐK bằng cách thay đổi điện áp stato (us):

ựSth.TNự0Sth.ghTN, uđm, R2f = 0ub1 < uđmMc(ự)0 Mth2 Mth1 Mth Mb)Hình 3-7: a) Sơ đồ điều chỉnh tốc độ đ/c ĐK bằng ustato. b) Các đặc tính điều chỉnh bằng ustato đ/c ĐKựTNR2fa)Uđk~ĐKĐAXCf1, ubự2đ/tGH, uđm, R2f ≠ 0ub2 < ub1Mômen động cơ ĐK tỉ lệ với bình phương điện áp stato, nên có thể điều chỉnh mômen và tốc độ động cơ ĐK bằng cách thay đổi điện áp stato và giữ tần số không đổi nhờ bộ biến đổi điện áp xoay chiều (ĐAXC) như hình 3-7:

Nếu coi bộ ĐAXC là nguồn lí tưởng (Zb = 0), khi ub ≠ uđm thì mômen tới hạn Mth.u tỉ lệ với bình phương điện áp, còn sth.u = const:

Mth.u=Mth.ghubu12=Mth.ub2sth.u=sth.gh=const}Mth.u=Mth.ghubu12=Mth.ub2sth.u=sth.gh=const} size 12{alignl { stack { left none M rSub { size 8{ ital "th" "." u} } =M rSub { size 8{ ital "th" "." ital "gh"} } left ( { {u rSub { size 8{b} } } over {u rSub { size 8{1} } } } right ) rSup { size 8{2} } =M rSub { size 8{ ital "th"} } "." u rSub { size 8{b} } rSup { size 8{*2} } {} # right rbrace left none s rSub { size 8{"th" "." u} } =s rSub { size 8{ ital "th" "." ital "gh"} } = ital "const" {} # right rbra } } rbrace } {}(3-17)

Để cải thiện dạng đặc tính điều chỉnh và giảm bớt mức phát nóng của động cơ, người ta mắc thêm điện trở R2f (hình 3-7). Khi đó, nếu điện áp đặt vào stato là định mức (ub = u1) thì ta được đặc tính mềm hơn đặc tính tự nhiên, gọi là đặc tính giới hạn.

Rõ ràng là: sth.gh=sthR2+R2fR2sth.gh=sthR2+R2fR2 size 12{s rSub { size 8{ ital "th" "." ital "gh"} } =s rSub { size 8{ ital "th"} } { {R rSub { size 8{2} } +R rSub { size 8{2f} } } over {R rSub { size 8{2} } } } } {}; Mth­.gh = Mth(3-18)

Trong đó: Mth.gh, sth.gh là mômen và hệ số trượt tới hạn của đặc tính giới hạn (đ/tGH).

Mth, sth là mômen và hệ số trượt tới hạn của đặc tính tự nhiên.

Dựa vào đặc tính giới hạn Mgh(s), và nếu ự = const, ta suy ra đặc tính điều chỉnh ứng với giá trị ub cho trước nhờ quan hệ:

Mu=ub2; Mu=MuMghMu=ub2; Mu=MuMgh size 12{M rSub { size 8{u} } rSup { size 8{*} } =u rSub { size 8{b} } rSup { size 8{*2} } ;" M" rSub { size 8{u} } rSup { size 8{*} } = { {M rSub { size 8{u} } } over {M rSub { size 8{ ital "gh"} } } } } {} (3-19)

Đặc tính điều chỉnh trong trường hợp này như hình 3-7b.

Phương pháp điều chỉnh điện áp chỉ thích hợp với truyền động mà mômen 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 ĐAXC cho động cơ ĐK.

Điều chỉnh tốc độ ĐK bằng cách thay đổi số đôi cực (p):

Theo quan hệ:

ω=ω0(1s)=2pf1(1s)pω=ω0(1s)=2pf1(1s)p size 12{ω=ω rSub { size 8{0} } \( 1 - s \) = { {2 ital "pf" rSub { size 8{1} } \( 1 - s \) } over {p} } } {}(3-20)

Trong đó: f1 là tần số lưới điện, p là số đôi cực.

Vậy, thay đổi số đôi cực p, sẽ điều chỉnh được ựo và sẽ điều chỉnh được ự. Để có thể thay đổi được số đôi cực p, người ta phải chế tạo những động cơ ĐK đặc biệt, có các tổ dây quấn stato khác nhau để tạo ra được p khác nhau, gọi là máy đa tốc.

Ví dụ ta có một tổ nối dây stato (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 trên như trên hình 3-8a, nên số cực sẽ là 4 và p = 2.

+ ++ +* *N/2 S N S N/2* *~a) p = 2; ự0Hình 3-8: Thay đổi số đôi cực bằng đổi nối tổ dây quấn* *~b) p = 1; 2ự0* *~c) p = 1; 2ự0+ ++* *S N ++ ++* *S N +

Như vậy, bằng cách đổi nối đơn giản các tổ dây quấn, ta đã điều chỉnh được tốc độ: từ ựo ở sơ đồ 3-8a thành lên 2ựo như ở sơ đồ 3-8b, c; và điều chỉnh được tốc độ ự của động cơ ĐK.

Thực tế, các động cơ ĐK đa tốc độ thường gặp là đổi nối theo hai cách: hình sao size 12{ dlrarrow } {}sao kép (Y size 12{ dlrarrow } {} ) và tam giác size 12{ dlrarrow } {}sao kép (Ä size 12{ dlrarrow } {} ). Sơ đồ đổi nối đước giới thiệu trên hình 3-9:

*x1, r1*x1, r1a) Sao đơnc) Sao képHình 3-9: Đổi nối dây quấn stato động cơ ĐKb) Tam giác*x1, r1*x1, r1*x1, r1*x1, r1

Khi nối Ä hoặc Y, hai đoạn dây quấn mỗi pha được đấu nối tiếp thuận cực giống như trên hình 3-9a, nên ta giả thiết khi đó p = 2 và tương ứng tốc độ đồng bộ là ựo. Khi đổi nối thành , các đoạn dây sẽ nối song song ngược cực giống như hình 3-9c, nên p = 1, tốc độ đồng bộ tăng gấp đôi (ựo = 2ựo).

Để dựng các đặc tính điều chỉnh, ta cần xác định cá trị số Mth, sth và ựo cho từng cách nối dây.

Đối với trường hợp Ä size 12{ drarrow } {} ta có các quan hệ khi nối Ä, hai đoạn dây stato đấu nối tiếp, nên:

R1=2r1; X1=2x1R2=2r2; X2=2x2; Xnm=2xnm}R1=2r1; X1=2x1R2=2r2; X2=2x2; Xnm=2xnm} size 12{alignl { stack { left none R rSub { size 8{1} } =2r rSub { size 8{1} } ;" X" rSub { size 8{1} } =2x rSub { size 8{1} } {} # right rbrace left none R rSub { size 8{2} } =2r rSub { size 8{2} } ;" X" rSub { size 8{2} } =2x rSub { size 8{2} } ;" X" rSub { size 8{"nm"} } =2x rSub { size 8{ ital "nm"} } {} # right rbra } } rbrace } {}(3-21)

Trong đó: r1, r2, x1, x2 là điện trở và điện kháng mỗi đoạn dây stato và rôto.

Điện áp trên dây quấn mỗi pha là U=3.U1U=3.U1 size 12{U rSub { size 8{fΔ} } = sqrt {3} "." U rSub { size 8{1} } } {}. Do đó:

sth.Δ=R'R2+(X+X')2=r2'r12+xnm2sth.Δ=R'R2+(X+X')2=r2'r12+xnm2 size 12{s rSub { size 8{ ital "th" "." Δ} } = { {R rSub { size 8{2Δ} } rSup { size 8{'} } } over { sqrt {R rSub { size 8{1Δ} } rSup { size 8{2} } + \( X rSub { size 8{1Δ} } +X rSub { size 8{2Δ} } rSup { size 8{'} } \) rSup { size 8{2} } } } } = { {r rSub { size 8{2} } rSup { size 8{'} } } over { sqrt {r rSub { size 8{1} } rSup { size 8{2} } +x rSub { size 8{ ital "nm"} } rSup { size 8{2} } } } } } {}(3-22)

Mth.Δ=3(3.U1)2oR±R2+XnmΔ2=9U12or1+r12+xnm2Mth.Δ=3(3.U1)2oR±R2+XnmΔ2=9U12or1+r12+xnm2 size 12{M rSub { size 8{ ital "th" "." Δ} } = { {3 \( sqrt {3} "." U rSub { size 8{1} } \) rSup { size 8{2} } } over {2ω rSub { size 8{o} } left [R rSub { size 8{1Δ} } +- sqrt {R rSub { size 8{1Δ} } rSup { size 8{2} } +X rSub { size 8{ ital "nm"Δ} } rSup { size 8{2} } } right ]} } = { {9U rSub { size 8{1} } rSup { size 8{2} } } over {4ω rSub { size 8{o} } left [r rSub { size 8{1} } + sqrt {r rSub { size 8{1} } rSup { size 8{2} } +x rSub { size 8{ ital "nm"} } rSup { size 8{2} } } right ]} } } {} (3-23)

Nếu đổi thành thì:

R1=12r1; X1 =12x1; R2 =12r2; X2 =12x2R1=12r1; X1 =12x1; R2 =12r2; X2 =12x2 size 12{R rSub { size 8{1" "} } = { {1} over {2} } r rSub { size 8{1} } ;" X" rSub { size 8{"1 "} } = { {1} over {2} } x rSub { size 8{1} } ;" R" rSub { size 8{"2 "} } = { {1} over {2} } r rSub { size 8{2} } "; X" rSub { size 8{"2 "} } = { {1} over {2} } x rSub { size 8{2} } } {} (3-24)

Còn điện áp trên dây quấn mỗi pha là: Uf = U1. Vì vậy:

sth.=R2'R12+(X1+X2')2=r2'r12+xnm2sth.=R2'R12+(X1+X2')2=r2'r12+xnm2 size 12{s rSub { size 8{ ital "th" "." " "} } = { {R rSub { size 8{2} } rSup { size 8{'} } } over { sqrt {R rSub { size 8{1" "} } rSup { size 8{2} } + \( X rSub { size 8{1" "} } +X rSub { size 8{2" "} } rSup { size 8{'} } \) rSup { size 8{2} } } } } = { {r rSub { size 8{2} } rSup { size 8{'} } } over { sqrt {r rSub { size 8{1} } rSup { size 8{2} } +x rSub { size 8{ ital "nm"} } rSup { size 8{2} } } } } } {}(3-25)

M th . = 3 ( 3 . U 1 ) 2 o R 1 ± R 1 2 + X nm 2 = 9U 1 2 o r 1 + r 1 2 + x nm 2 M th . = 3 ( 3 . U 1 ) 2 o R 1 ± R 1 2 + X nm 2 = 9U 1 2 o r 1 + r 1 2 + x nm 2 size 12{M rSub { size 8{ ital "th" "." " "} } = { {3 \( sqrt {3} "." U rSub { size 8{1} } \) rSup { size 8{2} } } over {2ω rSub { size 8{o" "} } left [R rSub { size 8{1" "} } +- sqrt {R rSub { size 8{1" "} } rSup { size 8{2} } +X rSub { size 8{ ital "nm"" "} } rSup { size 8{2} } } right ]} } = { {9U rSub { size 8{1} } rSup { size 8{2} } } over {4ω rSub { size 8{o} } left [r rSub { size 8{1} } + sqrt {r rSub { size 8{1} } rSup { size 8{2} } +x rSub { size 8{ ital "nm"} } rSup { size 8{2} } } right ]} } } {}

(3-26)

So sánh (3-62) với (3-59) ta thấy:

MthMth.Δ=23MthMth.Δ=23 size 12{ { {M rSub { size 8{ ital "th"" "} } } over {M rSub { size 8{"th" "." Δ} } } } = { {2} over {3} } } {}(3-27)

Như vậy, khi đổi nối Ä

Hình 1
Hình 1 (graphics1.wmf)
, tốc độ không tải lý tưởng tăng lên 2 lần (ựo = ựoÄ), độ trượt tới hạn không đổi (giá trị tương đối), còn mômen tới hạn giảm mất 1/3 lần. Đặc tính điều chỉnh có dạng như trên hình 3-10a.

Hình 3-10: Các đặc tính điều chỉnh tốc độ khi đổi nối dây quấn stato và ựựo ựoÄ Sth SthÄ 0 Mc.cp Mc.cpÄ Mth MthÄ M ựựo ựoY Sth SthY 0 Mc.cp MthY MthÄ M

Đối với trường hợp đổi nối YY size 12{Y drarrow } {} ta cũng suy luận tương tự. Khi nối Y, các đoạn dây đấu nối tiếp và U1Y = U1, nên:

sth.Δ=r2'r12+xnm2MthY=3U12or1±r12+xnm2}sth.Δ=r2'r12+xnm2MthY=3U12or1±r12+xnm2} size 12{alignl { stack { left none s rSub { size 8{"th" "." Δ} } = { {r rSub { size 8{2} } rSup { size 8{'} } } over { sqrt {r rSub { size 8{1} } rSup { size 8{2} } +x rSub { size 8{"nm"} } rSup { size 8{2} } } } } {} # right rbrace left none M rSub { size 8{"thY"} } = { {3U rSub { size 8{1} } rSup { size 8{2} } } over {4ω rSub { size 8{o} } left [r rSub { size 8{1} } +- sqrt {r rSub { size 8{1} } rSup { size 8{2} } +x rSub { size 8{ ital "nm"} } rSup { size 8{2} } } right ]} } {} # right rbra } } rbrace } {}(3-28)

So sánh (3-28) với các biểu thức tương ứng của sơ đồ sao kép là (3-25) và (3-26) ta được:

sthY = sth ; MthY=12MthMthY=12Mth size 12{M rSub { size 8{ ital "thY"} } = { {1} over {2} } M rSub { size 8{ ital "th"} } } {}(3-29)

Như vậy, khi đổi nối YY size 12{Y drarrow } {} , tốc độ không tải lý tưởng và mômen tới hạn tăng gấp đôi, còn hệ số trượt tới hạn vẫn giữ nguyên giá trị tương đối của nó (hình 3-10b).

Để xác định phụ tải cho phép khi điều chỉnh tốc độ, xuất phát từ giá trị công suất rồi suy ra mômen. Từ biểu thức của công suất, ta có:

Khi nối Ä:

Pc.cpΔ=33U1I1đmcosϕΔηΔPc.cpΔ=33U1I1đmcosϕΔηΔ size 12{P rSub { size 8{c "." ital "cp"Δ} } =3 sqrt {3} U rSub { size 8{1} } I rSub { size 8{1 ital "đm"} } "cos"ϕ rSub { size 8{Δ} } η rSub { size 8{Δ} } } {}(3-30)

Khi nối :

Pc.cp=33U1I1đmcosϕηPc.cp=33U1I1đmcosϕη size 12{P rSub { size 8{c "." ital "cp"" "} } =3 sqrt {3} U rSub { size 8{1} } I rSub { size 8{1 ital "đm"} } "cos"ϕ rSub { size 8{" "} } η} {}(3-31)

Do đó: Pc.cpPc.cpΔ=2cosϕη3cosϕΔηΔ1Pc.cpPc.cpΔ=2cosϕη3cosϕΔηΔ1 size 12{ { {P rSub { size 8{c "." ital "cp"" "} } } over {P rSub { size 8{c "." "cp"Δ} } } } = { {2"cos"ϕ" "η" "} over { sqrt {3} "cos"ϕ rSub { size 8{Δ} } η rSub { size 8{Δ} } } } approx 1} {}(3-32)

Thực tế cho phép coi Pc.cpÄ ≈ Pc.cp , vì hệ số công suất và hiệu suất khi nối Ä cao hơn khi nối . Đó là do khi nối , điện áp đặt lên từng đoạn dây quấn lớn hơn khi nối Ä, nên dòng từ hóa tăng một cách vô ích:

Từ (3-32) ta suy ra quan hệ của mômen tải cho phép:

Mc.cpMc.cpΔPc.cp/ωoPc.cpΔ/ωωoωo=12Mc.cpMc.cpΔPc.cp/ωoPc.cpΔ/ωωoωo=12 size 12{ { {M rSub { size 8{c "." ital "cp"" "} } } over {M rSub { size 8{c "." "cp"Δ} } } } approx { {P rSub { size 8{c "." ital "cp"" "} } /ω rSub { size 8{o" "} } } over {P rSub { size 8{c "." ital "cp"Δ} } /ω rSub { size 8{oΔ} } } } approx { {ω rSub { size 8{o" "} } } over {ω rSub { size 8{o} } } } = { {1} over {2} } } {}(3-33)Như vậy, khi đổi nối ΔΔ size 12{Δ drarrow } {} , mômen phụ tải cho phép của động cơ giảm đi hai lần, còn công suất cho phép thì được giữ không đổi (Pcp = const). Điều đó chứng tỏ phương pháp đổi nối này phù hợp với những máy có mômen tải tỷ lệ nghịch với tốc độ.

Nếu đặt: ở = Mth/Mc.cp thì từ (3-27) và (3-32) ta thấy:

λλΔMth/Mc.cpMthΔ/Mc.cpΔ=43λλΔMth/Mc.cpMthΔ/Mc.cpΔ=43 size 12{ { {λ rSub { size 8{" "} } } over {λ rSub { size 8{Δ} } } } approx { {M rSub { size 8{ ital "th"" "} } /M rSub { size 8{c "." ital "cp"" "} } } over {M rSub { size 8{ ital "th"Δ} } /M rSub { size 8{c "." ital "cp"Δ} } } } = { {4} over {3} } } {}(3-34)

Nghĩa là khi đổi nối ΔΔ size 12{Δ drarrow } {} , khả năng quá tải của động cơ tăng lên 4/3 lần.

Nếu các đoạn dây nối hình Y, thì:

Pc.cpY=3U1I1đmcosϕYηYPc.cpY=3U1I1đmcosϕYηY size 12{P rSub { size 8{c "." ital "cpY"} } =3U rSub { size 8{1} } I rSub { size 8{1 ital "đm"} } "cos"ϕ rSub { size 8{Y} } η rSub { size 8{Y} } } {}(3-35)

So sánh với trường hợp nối [xem (3-31)] ta có:

Pc.cpPc.cpY=2cosϕη3cosϕYηY2Pc.cpPc.cpY=2cosϕη3cosϕYηY2 size 12{ { {P rSub { size 8{c "." ital "cp"" "} } } over {P rSub { size 8{c "." "cp"Y} } } } = { {2"cos"ϕ" "η" "} over { sqrt {3} "cos"ϕ rSub { size 8{Y} } η rSub { size 8{Y} } } } approx 2} {}(3-36)

Và: Mc.cpMc.cpYPc.cp/ωoPc.cpY/ωoY=1Mc.cpMc.cpYPc.cp/ωoPc.cpY/ωoY=1 size 12{ { {M rSub { size 8{c "." ital "cp"" "} } } over {M rSub { size 8{c "." "cp"Y} } } } approx { {P rSub { size 8{c "." ital "cp"" "} } /ω rSub { size 8{o" "} } } over {P rSub { size 8{c "." ital "cpY"} } /ω rSub { size 8{ ital "oY"} } } } =1} {}(3-37)

Như vậy, khi đổi nối YY size 12{Y drarrow } {} , mômen tải cho phép của động cơ được giữ không đổi, còn công suất cho phép thì tăng 2 lần. Điều đó có nghĩa là phương pháp đổi nối này phù hợp với những máy có mômen tải không đổi (Mc = const).

Từ (3-37) và (3-29) ta tìm được quan hệ của hệ số quá tải ở:

λλYMth/Mc.cpMthY/Mc.cpY=2λλYMth/Mc.cpMthY/Mc.cpY=2 size 12{ { {λ rSub { size 8{" "} } } over {λ rSub { size 8{Y} } } } approx { {M rSub { size 8{ ital "th"" "} } /M rSub { size 8{c "." ital "cp"" "} } } over {M rSub { size 8{ ital "thY"} } /M rSub { size 8{c "." ital "cpY"} } } } =2} {}(3-38)

Nghĩa là khi đổi nối YY size 12{Y drarrow } {} , khả năng quá tải của động cơ tăng lên 2 lần.

+ Ưu điểm của phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ ĐK bằng cách 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).

Nhờ các đặc tính cơ cứng, nên độ chính xác duy trì tốc độ cao và tổn thất trượt khi điều chỉnh thực tế không đáng kể.

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

Điều chỉnh tốc độ ĐK bằng cách thay đổi tần số (f1):

Vấn đề thay đổi tấn số của điện áp stato:

Về nguyên lý, khi thay đổi tần số f1 thì ựo = 2pf1/p sẽ thay đổi và sẽ điều chỉnh được tốc độ động cơ ĐK. Nhưng khi thay đổi f1 size 12{ <> } {} f1đm thì có thể ảnh hưởng đến chế độ làm việc của động cơ.

Giả sử mạch stato:

E1 ≈ cệf1(3-39)

Trong đó: E1 là sđđ cảm ứng trong cuộn dây stato, ệ là từ thông móc vòng qua cuộn dây stato, c là hằng số tỉ lệ, f1 là tần số của dòng điện stato.

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

U1 ≈ E1 ≈ cệf1(3-40)

Qua (3-45) ta thấy: nếu thay đổi f1 mà giữ U1 = const thì ệ sẽ thay đổi theo.

+ Ví dụ: khi giảm f1 < f1đm để điều chỉnh tốc độ ự < ựđm mà giữ U1 ≈ E1 ≈ cệf1 = const thì theo (3-40), từ thông ệ sẽ tăng lên, mạch từ động cơ sẽ bị bảo hòa, điện kháng mạch từ giảm xuống và dòng từ hóa sẽ tăng lên làm cho động cơ quá tải về từ, làm phát nóng động cơ, giảm tuổi thọ của động cơ, thậm chí nếu nóng quá nhiệt độ cho phép của động cơ thì động cơ có thể bị cháy.

+ Còn khi tăng f1 > f1đm nếu giữ U1 ≈ E1 ≈ cệf1 = const và phụ tải Mc = const, mà khi làm việc, mômen M ≈ KệI2cosử = Mc = const. Vậy khi tăng f1 > f1đm sẽ làm cho ệ giảm, dẫn đến dòng I2 tăng, nghĩa là động cơ sẽ bị quá tải về dòng, nó cũng bị phát nóng làm xấu chế độ làm việc của động cơ hoặc bị cháy.

~ u1, f1đmĐKBTf1, ubHình 3-11: hệ BT - ĐKVì vậy, khi thay đổi tần số f1 để điều chỉnh tốc độ thì người ta thường kết hợp thay đổi điện áp stato u1. Và người ta thường dùng bộ biến đổi tần số (BT) để điều khiển tốc độ động cơ ĐK như hình 3-11.

Quy luật điều chỉnh điện áp stato khi thay đổi tần số:

Hình 3-12, xác định khả năng quá tải về mômen khi điều chỉnh tần số: f1 < f1đm.

ựựđm ự U1đm, f1đm 0 Mc Mcđm Mth Mthđm M ựo ựođm Mc(ự)u1, f1 Hình 3-12: Xác định khả năngquá tải về mômenĐối với hệ dùng biến tần nguồn áp thường có yêu cầu giữ cho khả năng quá tải về mômen là không đổi trong cả phạm vi điều chỉnh tốc độ.

Nghĩa là:

λ=MthM=constλ=MthM=const size 12{λ= { {M rSub { size 8{ ital "th"} } } over {M} } = ital "const"} {} (3-41)

Nếu bỏ qua điện trở dây quấn stato (R1 = 0) thì từ (3-41):

Mth=U12o.Xnm=U122.2πf1p.ωLnmK.U12f12Mth=U12o.Xnm=U122.2πf1p.ωLnmK.U12f12 size 12{M rSub { size 8{ ital "th"} } = { {U rSub { size 8{1} } rSup { size 8{2} } } over {2ω rSub { size 8{o} } "." X rSub { size 8{ ital "nm"} } } } = { {U rSub { size 8{1} } rSup { size 8{2} } } over {2 "." { {2πf rSub { size 8{1} } } over {p} } "." ωL rSub { size 8{ ital "nm"} } } } approx K "." { {U rSub { size 8{1} } rSup { size 8{2} } } over {f rSub { size 8{1} } rSup { size 8{2} } } } } {}(3-42)

Trong đó, coi: Xnm = ựL; và ự ≈ ựo = 2ðf1/p.

Quan hệ Mc = f(ự):

Mc=Mc.đmωωđmqA.f1f1đmqMc=Mc.đmωωđmqA.f1f1đmq size 12{M rSub { size 8{c} } =M rSub { size 8{c "." ital "đm"} } left ( { {ω} over {ω rSub { size 8{ ital "đm"} } } } right ) rSup { size 8{q} } approx A "." left ( { {f rSub { size 8{1} } } over {f rSub { size 8{1 ital "đm"} } } } right ) rSup { size 8{q} } } {}(3-43)

Trong đó: q = -1,0,1,2

Theo (3-41), (3-42), (3-43) ta có:

U1f1=U1.đmf1.đmf1f1.đmqU1f1=U1.đmf1.đmf1f1.đmq size 12{ { {U rSub { size 8{1} } } over {f rSub { size 8{1} } } } = { {U rSub { size 8{1 "." ital "đm"} } } over {f rSub { size 8{1 "." ital "đm"} } } } sqrt { left ( { {f rSub { size 8{1} } } over {f rSub { size 8{1 "." ital "đm"} } } } right ) rSup { size 8{q} } } } {}(3-44)

Suy ra:

U1U1.đm=f1f1.đm1+q2U1U1.đm=f1f1.đm1+q2 size 12{ { {U rSub { size 8{1} } } over {U rSub { size 8{1 "." ital "đm"} } } } = left ( { {f rSub { size 8{1} } } over {f rSub { size 8{1 "." ital "đm"} } } } right ) rSup { size 8{ left (1+ { {q} over {2} } right )} } } {} ; với q = -1, 0, 1, 2;(3-45)

Hay ở dạng tương đối:

u1=f11+q2u1=f11+q2 size 12{u rSub { size 8{1} } rSup { size 8{*} } =f rSub { size 8{1} } rSup { size 8{*} rSup { size 8{ left (1+ { {q} over {2} } right )} } } } {} ; (q = -1,0,1,2)(3-46)

Như vậy, khi thay đổitần số để điều chỉnh tốc độ động cơ ĐK, ta phải thay đổi điện áp sao cho đảm bảo điều kiện (3-41), nhưng lại phụ thuộc vào các dạng phụ tải.

Các đặc tính điều chỉnh tần số và điện áp stato:

Các dạng đặc tính cơ khi thay đổi tần số và điện áp stato với các phụ tải khác nhau (hình 3-13):

Hình 3-13: Đặc tính cơ khi điều chỉnh tần số và điện áp theo qui luật ởM = const với các phụ tải khác nhau:ựự1 ự02 f1đm 0 Mc Mth M ựo1 ựođm f1đm < f11f12 < f1đm ự2 ựđm b) ựựđm ự2 f1đm < f110 Mth1 Mthđm Mth2 M ựo2 ựođm f1đmf12 < f1đm ự1 ựo1 Mc(ự)Mth(ự)a) ựựđm ự2 f1đm < f110 Mth2MthđmMth1 M ựo2 ựođm f1đmf12 < f1đm ự1 ựo1 Mc(ự)Mth(ự)c) ựự1 ự02 f1đm 0 Mth2MthđmMth1 M ựo1 ựođm f1đm < f11f12 < f1đm ự2 ựđm d) Mc(ự)Mth(ự)

Trên hình 3-13a, khi phụ tải Mc ≡ I/ự (q = -1) thì điều chỉnh tần số và điện áp stato theo qui luật:

U1f11/2=constU1f11/2=const size 12{ { {U rSub { size 8{1} } } over {f rSub { size 8{1} } rSup { size 8{1/2} } } } = ital "const"} {}(3-47)

Trên hình 3-13b, khi phụ tải Mc = const (q = 0) thì điều chỉnh tần số và điện áp stato theo qui luật:

U1f1=constU1f1=const size 12{ { {U rSub { size 8{1} } } over {f rSub { size 8{1} } } } = ital "const"} {}(3-48)

Trên hình 3-13c, khi phụ tải Mc = const (q = 1) thì điều chỉnh tần số và điện áp stato theo qui luật:

U1f13/2=constU1f13/2=const size 12{ { {U rSub { size 8{1} } } over {f rSub { size 8{1} } rSup { size 8{3/2} } } } = ital "const"} {}(3-49)

Trên hình 3-13d, khi phụ tải Mc = const (q = 2) thì điều chỉnh tần số và điện áp stato theo qui luật:

U1f12=constU1f12=const size 12{ { {U rSub { size 8{1} } } over {f rSub { size 8{1} } rSup { size 8{2} } } } = ital "const"} {}(3-50)

ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ BẰNG CÁCH THAY ĐỔI THÔNG SỐ THÔNG SỐ ĐẦU RA:

Nguyên lý chung:

Để cải thiện các chỉ tiêu chất lượng của hệ thống truyền động điện điều chỉnh, người ta thường thực hiện các phương pháp điều chỉnh tự động, tạo ra khả năng biến đổi thông số điều chỉnh (thông số đầu vào Xđch) một cách liên tục theo mức độ thay đổi của thông số được điều chỉnh ở đầu ra (đại lượng X). Muốn vậy, ta phải thiết lập hệ điều chỉnh vòng kín, lấy tín hiệu phản hồi từ đầu ra trực tiếp tỉ lệ với đại lượng X hoặc gián tiếp qua các đại lượng liên quan đến X, cho tác động lên thông số đầu vào, làm cho thông số này thay đổi tự động theo chiều hướng đưa đại lượng X đạt đến giá trị đặt trước.

Cấu trúc chung của hệ điều chỉnh tự động vòng kín như trên hình 3-14. Các tín hiệu điều khiển ở đầu vào thường là điện áp: Uđ - tín hiệu đặt, tỷ lệ với giá trị đặt của thông số được điều chỉnh: tốc độ ựđ (Uđ ≡ ựđ); Uph - tín hiệu phản hồi, tỷ lệ với giá trị thực của thông số được điều chỉnh ự (Uph ≡ ự); ÄU = Uđk - tín hiệu sai lệch, phản ánh mức độ sai lệch giữa giá trị thực của thông số ra ự với giá trị mong muốn đã đặt trước ựđ.

Uđk chính là tín hiệu dùng để điều khiển phần tử điều chỉnh ĐCh sao cho thông số của nó tự động thay đổi, và tác động vào động cơ để đủ làm cho giá trị ự tiến đến ựđ, đó chính là tự động ổn định tốc độ.

ĐChĐPHUđUđkUphựHình 3-14: Hệ điều chỉnh tự động vòng kín

Ổn định tốc độ trong hệ điều chỉnh tự động truyền động điện có ý nghĩa rất lớn trong việc cải thiện các chỉ tiêu chất lượng của hệ TĐĐTĐ. Thường tăng độ cứng đặc tính cơ để ổn định tốc độ bằng cách dùng hệ thống điều khiển vòng kín.

Các đặc tính cơ hệ hở có  = (k)2/R không đổi trong phạm vi điều chỉnh. Đối với đặc tính cơ thấp nhất có s.đ.đ. Eb0, nếu Mc = Mđm thì tốc độ làm việc sẽ là  = ’min và sai số tĩnh thường sẽ lớn hơn giá trị cho phép:

S=M®mβ.w0min>ScpS=M®mβ.w0min>Scp size 12{"S=" { {M rSub { size 8{"®m"} } } over {β "." w rSub { size 8{"0min"} } } } >S rSub { size 8{ ital "cp"} } } {}(3-51)

Để S  Scp thì cần tìm biện pháp tăng tốc độ đến  = min. Điểm làm việc [min, Mđm] đã nằm trên đặc tính khác của hệ có 0 = 01 và Eb1 = k01 > Eb0. Nối điểm (0min, 0) với điểm (min, Mđm) và kéo dài ra ta được đặc tính mong muốn có độ cứng m và:

w=w0minMβmw=w0minMβm size 12{w=w rSub { size 8{0"min"} } - { {M} over {β rSub { size 8{m} } } } } {}(3-52)

Giá trị m được xác định theo công thức:

S=M®mbm.w0min ScpS=M®mbm.w0min Scp size 12{"S=" { {M rSub { size 8{"®m"} } } over {b rSub { size 8{m} } "." w rSub { size 8{"0min"} } } } <= " S" rSub { size 8{"cp"} } } {}(3-53)

Giao điểm của đặc tính cơ mong muốn với các đặc tính hệ hở cho biết các giá trị cần thiết của Eb khi thay đổi mômen tải. Đặc tính này được dựng ở gốc dưới bên trái của hình 3-14.

010minmin’minmEb0Eb1Eb2EbEb00MđmM, (I)Eb(M)M, (I)Hình 3-15: Đặc tính cơ của hệ bộ Biến đổi - Động cơ

Điều chỉnh tự động tốc độ theo dòng điện tải:

Qua hình 3-15, để nâng độ cứng lên m ta có thể điều chỉnh Eb theo dòng điện tải. Tại giao điểm của đặc tính cơ hệ hở và hệ kín (mong muốn) thì tốc độ và mômen có giá trị như nhau nên:

Ebkf®mMβ =w0MβmEb=Eb0+kd'IEbkf®mMβ =w0MβmEb=Eb0+kd'I size 12{ { {E rSub { size 8{b} } } over {kf rSub { size 8{"®m"} } } } - { {M} over {β} } " ="w rSub { size 8{0} } - { {M} over {β rSub { size 8{m} } } } drarrow E rSub { size 8{b} } "=E" rSub { size 8{"b0"} } "+k" rSub { size 8{d} } rSup { size 8{'} } I} {}(3-54)

Trong đó: Eb0=kφfim.ω0 ; kd'=(fim)2(1β1βm)Eb0=kφfim.ω0 ; kd'=(fim)2(1β1βm) size 12{E rSub { size 8{"b0"} } "=k"φ rSub { size 8{fim} } "." ω rSub { size 8{0} } " ; k" rSub { size 8{d} } rSup { size 8{'} } = \( kφ rSub { size 8{fim} } \) rSup { size 8{2} } \( { {1} over {β} } - { {1} over {β rSub { size 8{m} } } } \) } {};(3-55)

Nguyên lý điều chỉnh (3-54) có thể được thực hiện bằng mạch phản hồi dương dòng điện phần ứng như trên hình 3-16a.

UđUđkUi+BĐIRdĐa)m > 0m = m < 0I, Mb)Hình 3-16: Sơ đồ và đặc tính phản hồi dương dòng điện tải

Theo sơ đồ 3-16, ta có:

Eb = kb(Uđ + RdI)(2-56)

w=kbU®kf®m -R+(1-kb)Rdkf®mIw=kbU®kf®m -R+(1-kb)Rdkf®mI size 12{w= { {k rSub { size 8{b} } U rSub { size 8{®} } } over {kf rSub { size 8{"®m"} } } } " -" { {"R+" \( "1-k" rSub { size 8{b} } \) R rSub { size 8{d} } } over {kf rSub { size 8{"®m"} } } } I} {}(2-57)

Trong đó: Uđ - điện áp đặt tốc độ,

Ui = RdI - điện áp phản hồi dòng điện,

Rd - điện trở sun trong mạch phần ứng.

So sánh (3-56) với (3-54) ta có:

Eb0 = kb.Uđ ; K’d = kb.Rd (2-58)

Nếu chọn: kb.Rd = (R + Rd) thì m = , ta được đặc tính cơ cứng tuyệt đối. Nếu kb.Rd > (R + Rd) thì đặc tính cơ mong muốn sẽ có độ cứng dương, và động cơ làm việc sẽ không ổn định. Trong trường hợp biết trước , m cần phải tính Rd, kb cho phù hợp, (hình 2-16b).

Điều chỉnh tự động tốc độ theo điện áp phần ứng:

Qua hình 3-16, để nâng độ cứng lên m ta có thể điều chỉnh Eb bằng cách dùng mạch phản hồi âm điện áp phần ứng. Dựa vào phương trình đặc tính tải của bộ biến đổi:

Eb = U + RbI, vì Rb = R - Rư nên:

I=1(kf®m)2(1β1βtn)(EbU)I=1(kf®m)2(1β1βtn)(EbU) size 12{I= { {1} over { \( kf rSub { size 8{"®m"} } \) rSup { size 8{2} } \( { {1} over {β} } - { {1} over {β rSub { size 8{ ital "tn"} } } } \) } } \( E rSub { size 8{b} } -U \) } {}(3-59)

Trong đó: tn = (kđm)2/Rư là độ cứng đặc tính cơ tự nhiên.

Thay (3-59) vào (3-54) và đặt:

b=(1β1βm)(1β1βtn) Eb0'= Eb011b ; ka©=b1b ;b=(1β1βm)(1β1βtn) Eb0'= Eb011b ; ka©=b1b ;alignl { stack { size 12{"b=" \( { {1} over {β} } - { {1} over {β rSub { size 8{m} } } } \) \( { {1} over {β} } - { {1} over {β rSub { size 8{"tn"} } } } \) } {} # " E" rSub { size 8{b0} } rSup { size 8{'} } "= "E rSub { size 8{b0} } { {1} over {1-b} } " ; k" rSub { size 8{a} } rSup { size 8{©} } = { {b} over {1-b} } " ;" {} } } {}(3-60)

Ta có biểu thức tính s.đ.đ. Eb theo điện áp phần ứng:

Eb = E’b0 - k’aU(3-61)

Nguyên lý điều chỉnh (3-61) có thể được thực hiện bằng mạch phản hồi âm điện áp phần ứng như trên hình 3-17a:

UđUđkUa-BĐIr1r2Đa)m = tn m I, Mb)Hình 3-17: Sơ đồ và đặc tính phản hồi âm điện áp phần ứngU0

Bỏ qua dòng điện trong các điện trở r1, r2 và đặt ka = r2/(r2+r1):

Eb = kb(Uđ - kaU)(3-62)

w=kbU®(1+kbka).kf®mR-kbka1+kbkaRb(kf®m)2Mw=kbU®(1+kbka).kf®mR-kbka1+kbkaRb(kf®m)2M size 12{w= { {k rSub { size 8{b} } U rSub { size 8{®} } } over { \( "1+k" rSub { size 8{b} } k rSub { size 8{a} } \) "." kf rSub { size 8{"®m"} } } } - { {"R-" { {k rSub { size 8{b} } k rSub { size 8{a} } } over {"1+k" rSub { size 8{b} } k rSub { size 8{a} } } } R rSub { size 8{b} } } over { \( kf rSub { size 8{"®m"} } \) rSup { size 8{2} } } } M} {}(3-63)

Nếu mạch có kbka >> 1 thì (3-63) sẽ có dạng:

w=U®ka.kf®mR­(kf®m)2Mw=w0(U®,ka)Mβtnw=U®ka.kf®mR­(kf®m)2Mw=w0(U®,ka)Mβtnalignl { stack { size 12{w= { {U rSub { size 8{®} } } over {k rSub { size 8{a} } "." kf rSub { size 8{"®m"} } } } - { {R rSub { size 8{­} } } over { \( kf rSub { size 8{"®m"} } \) rSup { size 8{2} } } } M} {} # w=w rSub { size 8{0} } \( U rSub { size 8{®} } ,k rSub { size 8{a} } \) - { {M} over {β rSub { size 8{ ital "tn"} } } } {} } } {}(3-64)

Khi thay đổi hệ số phản hồi điện áp ka (bằng con trượt trên chiết áp r1, r2) thì cả tốc độ không tải lỷ tưởng lẫn độ cứng đặc tính cơ đều thay đổi theo. Trường hợp hệ có hệ số khuếch đại rất lớn thì độ cứng mong muốn có thể đạt giá trị tối đa bằng tn, (hình 3-17b).

Điều chỉnh tự động dùng phản hồi âm tốc độ động cơ:

Qua hình 3-16, để nâng độ cứng lên m ta có thể điều chỉnh Eb bằng cách dùng mạch phản hồi âm tốc độ động cơ.

UđUđkU-BĐĐa)kbkt = kt I, Mb)Hình 3-18: Sơ đồ và đặc tính phản hồi âm tốc độ động cơ0FT

Dựa vào phương trình đặc tính điện cơ Bộ biến đổi - Động cơ một chiều ta rút ra được dòng điện phần ứng và thay vào (3-54) ta có:

Eb=11-kdR(Eb0kd.kf®mRw)Eb=βmβEb0(βmβ1).kf®mwEb=Eb0''-kt'.wEb=11-kdR(Eb0kd.kf®mRw)Eb=βmβEb0(βmβ1).kf®mwEb=Eb0''-kt'.walignl { stack { size 12{E rSub { size 8{b} } = { {1} over {"1-k" rSub { size 8{d} } R} } \( E rSub { size 8{"b0"} } - { {k rSub { size 8{d} } "." kf rSub { size 8{"®m"} } } over {R} } w \) } {} # E rSub { size 8{b} } = { {β rSub { size 8{m} } } over {β} } E rSub { size 8{"b0"} } - \( { {β rSub { size 8{m} } } over {β} } -1 \) "." kf rSub { size 8{"®m"} } w {} # E rSub { size 8{b} } "=E" rSub { size 8{"b0"} } rSup { size 8{"''"} } "-k" rSub { size 8{t} } rSup { size 8{'} } "." w {} } } {}(3-65)

Trong đó: E’’b0 = m.Eb0/ , k’t = (m/-1).kđm .

Luật điều chỉnh (3-65) được thực hiện bằng phản hồi âm tốc độ (hình 3-18a), trong đó tín hiệu tốc độ được lấy trên máy phát tốc FT là máy phát có điện áp ra tỷ lệ với tốc độ động cơ: U = kt. .

w=kbU®R.M/kf®m(1+kbkt/kf®m).kf®mβm=(kf®m)2(1+kbkt/kf®m)Rw=kbU®R.M/kf®m(1+kbkt/kf®m).kf®mβm=(kf®m)2(1+kbkt/kf®m)Ralignl { stack { size 12{w= { {k rSub { size 8{b} } U rSub { size 8{®} } -R "." M/kf rSub { size 8{"®m"} } } over { \( "1+k" rSub { size 8{b} } k rSub { size 8{t} } "/k"f rSub { size 8{"®m"} } \) "." kf rSub { size 8{"®m"} } } } } {} # β rSub { size 8{m} } = { { \( kf rSub { size 8{"®m"} } \) rSup { size 8{2} } \( "1+k" rSub { size 8{b} } k rSub { size 8{t} } "/k"f rSub { size 8{"®m"} } \) } over {R} } {} } } {}(3-66)

Từ (3-66) có thể tính được hệ số khuếch đại yêu cấu của hệ sao cho đặc tính cơ thấp nhất trong phạm vi điều chỉnh đạt độ cứng mong muốn. Khi kb.kt   thì đặc tính cơ là tuyệt đối cứng.

Trong trường hợp không dùng máy phát tốc thì có thể dùng cầu tốc độ để lấy tín hiệu phản hồi tốc độ (trong đó phần ứng động cơ là một nhánh cầu).

Phản hồi âm dòng điện có ngắt:

Quá trình làm việc của hệ TĐĐTĐ thường có yêu cầu về ổn định tốc độ trong vùng biến thiên cho phép của mômen và dòng điện phần ứng, khi dòng điện và mômen vượt quá phạm vi này thì cần phải hạn chế dòng điện và mômen tránh cho động cơ bị quá tải lớn, gây ra sự cố và hư hỏng động cơ.

Muốn giảm dòng điện hoặc mômen ngắn mạch ta phải giảm độ cững đặc tính cơ. Tuy nhiên, để đẩm bảoyêu cầu ổn định tốc độ trong phạm vi biến thiên cho phép của tải, ta chỉ giảm độ cứng khi dòng điện hoặc mômen vượt quá một ngưỡng nào đó. Ngưỡng này được gọi là “điểm ngắt ”. Tương ứng với nó ta có “dòng ngắt ” Ing, “mômen ngắt” Mng và “tốc độ ngắt ” ng. Thông thường I*ng  (1,52).

Vậy, đặc tính cơ của hệ gồm hai đoạn: đoạn làm việc từ điểm không tải lý tưởng đến điểm ngắt (đoạn AB) và đoạn ngắt từ điểm ngắt đến điểm dừng (đoạn BC) (xem hình 3-19a).

Vì đặc tính này rất đặc trưng cho công nghệ của máy xúc nên người ta gọi nó là “đặc tính máy xúc ”.

0ngAđmBC0 Iđm Ing Inm Iưa)BĐĐ~RđoUhUđặtUUsVngb)Hình 3-19: a) Đặc tính cơ của hệ dùng khâu hạn chế dòngb) Sơ đồ của hệ dùng khâu phản hồi ngắt dòng

Muốn tạo ra đoạn đặc tính dốc có độ cứng mong muốn là ng bắt buộc phải thay đổi thông số điều chỉnh xđch sao cho tốc độ động cơ giảm nhanh khi tải tăng lên trên giới hạn cho phép.

Như vậy khi tải tăng thì hệ phải giảm Eb của bộ biến đổi.

Eb=Eb01βng1β.(kf®m)2.(I-Ing) Eb=Eb0k'ng.d.(IIng)Eb=Eb01βng1β.(kf®m)2.(I-Ing) Eb=Eb0k'ng.d.(IIng)alignl { stack { size 12{E rSub { size 8{b} } =E rSub { size 8{b0} } - left ( { {1} over {β rSub { size 8{ ital "ng"} } } } - { {1} over {β} } right ) "." \( kf rSub { size 8{"®m"} } \) rSup { size 8{2} } "." \( "I-I" rSub { size 8{"ng"} } \) } {} # drarrow " E" rSub { size 8{b} } =E rSub { size 8{b0} } -k rSup { size 8{'} rSub { size 8{ ital "ng" "." d} } } "." \( I-I rSub { size 8{ ital "ng"} } \) {} } } {}(3-67)

Để thực hiện quy luật điều chỉnh này, ta dùng một khâu phản hồi âm dòng điện có ngắt tác động trên mức ngưỡng Ing, sơ đồ nguyên lý như hình 3-19b. Điện áp so sánh: Us = Ing.Rđo, vậy:

Eb = kb[Uđặt - Iư.Rđo + Us] = kb.Uđặt - kb.Rđo.(Iư - Ing);(3-68)

So sánh với (3-67) ta thấy:

Eb0 = kb.Uđặt ; k’ng.d = kb.Rđo = kb.kng.d;

Đoạn BC:

 = CđkbUđặt - Cđ(kbkng.d + R)(I - Ing); (3-69)

CÂU HỎI ÔN TẬP

1. Có những chỉ tiêu chất lượng nào dùng để đánh giá các phương pháp điều khiển động cơ ? Nêu định nghĩa và trình bày ý nghĩa của từng chỉ tiêu.

2. Phân tích ý nghĩa của việc điều chỉnh tốc độ và điều chỉnh dòng điện (hoặc mômen), nêu yêu cầu thực tế của việc điều chỉnh từng thông số ? Những chỉ tiêu cần đạt được của việc điều chỉnh mỗi thông số là gì ?

3. Từ biểu thức nào ta rút ra nhận xét chung về các phương pháp điều khiển động cơ điện một chiều và động cơ điện không đồng bộ ? Mỗi loại động cơ có mấy phương pháp điều khiển ? Những phương pháp nào được xem là có hiệu quả ?

4. Những phương pháp điều khiển nào của động cơ điện một chiều có thể dùng để điều chỉnh tốc độ ? Những phương pháp nào dùng để điều chỉnh mômen và dòng điện ?

5. Hãy đánh giá các chỉ tiêu chất lượng của phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều bằng cách thay đổi điện áp phần ứng.

6. Nêu ứng dụng của phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều kích từ độc lập bằng cách thay đổi điện trở phụ phần ứng.

7. Nêu ưu, nhược điểm của phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều bằng cách thay đổi từ thông kích thích.

8. Trình bày cách dựng họ đặc tính khởi động của động cơ không đồng bộ rôto dây quấn khi dùng các cấp điện trở phụ nối vào mạch rôto và cách xác định các cấp điện trở đó.

9. Trình bày nguyên lý điều chỉnh dòng điện và mômen (khởi động) của động cơ không đồng bộ lồng sóc bằng phương pháp thay đổi điện áp stato và phương pháp dùng điện trở phụ stato.

10. Phương pháp điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ bằng cách thay đổi số đôi cực có những ứng dụng nào ?

11. Đặc điểm làm việc của động cơ không đồng bộ khi được cung cấp điện áp và tần số định mức, và khi thay đổi tần số khác với định mức ? Từ thông của động cơ thay đổi như thế nào khi tần số nhỏ hơn định mức và khi tần số lớn hơn định mức ?

12. Có những luật (nguyên lý) điều khiển nào được áp dụng khi điều khiển tần số của động cơ không đồng bộ ? Mô tả nội dung cơ bản của các luật điều khiển đó.

13. Ưu, nhược điểm của phương pháp điều khiển tần số của động cơ không đồng bộ ? Vì sao nói phương pháp này của động cơ không đồng bộ có thể so sánh được với phương pháp điều khiển điện áp phần ứng của động cơ một chiều kích từ độc lập ?

14. Người ta thường quan tâm đến những vấn đề khởi động và điều khiển nào đối với động cơ đồng bộ ?

15. Mô tả một quá trình khởi động hai giai đoạn của động cơ đồng bộ thông dụng.

16. Hãy trình bày nguyên lý làm việc của hệ “Bộ biến đổi - Động cơ một chiều” có điều chỉnh tốc độ tự động vòng kín khi dùng phản hồi âm điện áp phần ứng”.

17. Hãy trình bày nguyên lý làm việc của hệ “Bộ biến đổi - Động cơ một chiều” có điều chỉnh tốc độ tự động vòng kín khi dùng phản hồi dương dòng điện.

18. Hãy trình bày nguyên lý làm việc của hệ “Bộ biến đổi - Động cơ một chiều” có điều chỉnh tốc độ tự động vòng kín khi dùng phản hồi âm tốc độ, phản hồi hỗn hợp âm điện áp và dương dòng điện phần ứng.

19. Hãy trình bày hoạt động của sơ đồ nguyên lý hệ “Bộ biến đổi - Động cơ một chiều” có phản hồi âm dòng điện có ngắt và cách tạo ra đặc tính máy xúc.

Collection Navigation

Content actions

Download:

Collection as:

EPUB (?)

What is an EPUB file?

EPUB is an electronic book format that can be read on a variety of mobile devices.

Downloading to a reading device

For detailed instructions on how to download this content's EPUB to your specific device, click the "(?)" link.

| More downloads ...

Module as:

PDF | EPUB (?)

What is an EPUB file?

EPUB is an electronic book format that can be read on a variety of mobile devices.

Downloading to a reading device

For detailed instructions on how to download this content's EPUB to your specific device, click the "(?)" link.

| More downloads ...

Add:

Collection to:

My Favorites (?)

'My Favorites' is a special kind of lens which you can use to bookmark modules and collections. 'My Favorites' can only be seen by you, and collections saved in 'My Favorites' can remember the last module you were on. You need an account to use 'My Favorites'.

| A lens I own (?)

Definition of a lens

Lenses

A lens is a custom view of the content in the repository. You can think of it as a fancy kind of list that will let you see content through the eyes of organizations and people you trust.

What is in a lens?

Lens makers point to materials (modules and collections), creating a guide that includes their own comments and descriptive tags about the content.

Who can create a lens?

Any individual member, a community, or a respected organization.

What are tags? tag icon

Tags are descriptors added by lens makers to help label content, attaching a vocabulary that is meaningful in the context of the lens.

| External bookmarks

Module to:

My Favorites (?)

'My Favorites' is a special kind of lens which you can use to bookmark modules and collections. 'My Favorites' can only be seen by you, and collections saved in 'My Favorites' can remember the last module you were on. You need an account to use 'My Favorites'.

| A lens I own (?)

Definition of a lens

Lenses

A lens is a custom view of the content in the repository. You can think of it as a fancy kind of list that will let you see content through the eyes of organizations and people you trust.

What is in a lens?

Lens makers point to materials (modules and collections), creating a guide that includes their own comments and descriptive tags about the content.

Who can create a lens?

Any individual member, a community, or a respected organization.

What are tags? tag icon

Tags are descriptors added by lens makers to help label content, attaching a vocabulary that is meaningful in the context of the lens.

| External bookmarks