THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN VÀ MÁY ĐIỆN - mientayvn.com li/Tai_lieu/Tai_lieu_ly_moi_1/DIEN_TU/Dieu_khien...rất lớn so với động cơ khác. có kết cấu đơn giản,

THIẾT BỊ ĐIỀU

KHIỂN VÀ MÁY ĐIỆN

Chương 5: Điều chỉnh tự

động truyền động điện

động cơ không đồng bộ

Trao đổi trực tuyến tại:

http://www.mientayvn.com/chat_box_li.html

http://www.mientayvn.com/chat_box_li.html

Nội dung chính:

1. Mô tả chung

2. Các đặc tính của động cơ không đồng bộ

3. Mạch vòng dòng điện stato

4. Điều chỉnh điện áp động cơ không đồng bộ

5. Điều chỉnh điện trở roto động cơ không đồng bộ

6. Điều chỉnh công suất trượt băng hệ nối tầng

điện dưới đồng bộ

7. Điều chỉnh tần số động cơ không đồng bộ

5.1 Mô tả chung

Động cơ không đồng bộ 3 pha (ĐK) được sử

dụng rộng rãi trong công nghiệp từ công suất

nhỏ đến công suất trung bình và chiếm tỷ lệ

rất lớn so với động cơ khác. có kết cấu đơn

giản, dễ chế tạo, vận hành an toàn, sử dụng

nguồn cấp trực tiếp từ lưới điện xoay chiều 3

pha.

Tuy nhiên, trước đây các hệ truyền động ĐK

có điều chỉnh tốc độ lại chiếm tỷ lệ rất nhỏ,

đó là do việc điều chỉnh tốc độ ĐK có khó

khăn hơn động cơ một chiều.

5.1 Mô tả chung

Trong thời gian gần đây, do phát triển công

nghiệp chế tạo bán dẫn công suất và kỹ

thuật điện tử tin học, ĐK mới được khai thác

các ưu điểm của mình. Nó trở thành hệ

truyền động cạnh tranh có hiệu quả với hệ

truyền động Thyristor - Động cơ một chiều.

Khác với động cơ một chiều, ĐK được cấu

tạo phần cảm và phần ứng không tách biệt.

Từ thông động cơ cũng như mômen động

cơ sinh ra phụ thuộc vào nhiều tham số.

Có ĐK roto dây quấn và ĐK roto lồng sóc

5.1 Mô tả chung

Do vậy hệ điều chỉnh tự động truyền động

điện ĐK là hệ điều chỉnh nhiều tham số có

tính phi tuyến mạnh. Trong định hướng xây

dựng hệ truyền động ĐK, người ta có xu

hướng tiếp cận với các đặc tính điều chỉnh

của truyền động động cơ 1 chiều.

Phương trình đặc tính cơ của ĐK có dạng:

5.1 Mô tả chung U1 : Điện áp pha nguồn đặt vào dây quấn stato

ωo : Tốc độ đồng bộ R1: đtrở stato R2’ là đtrở rôto, Xnm là điện kháng ngắn mạch Xnm = X1 + X2’ với X1, X2’ là điện kháng stato và roto

s : Hệ số trượt của động cơ.

với f1 là tần số đ.áp nguồn đặt vào stato; p là số đôi cực của ĐK

là tốc độ góc của roto ĐK

- Tìm phương trình đặc tính cơ của động cơ ta đi từ pt cân bằng công suất: P12 = Mđt. 0

- Với P12: công suất điện chuyển từ roto sang stato; Mđt là momen điện từ của ĐK

p

f10

2

0

0

s

5.1 Mô tả chung

Nếu bỏ qua tổn thất thì Mđt = Mcơ = M

P12= Pcơ + P2 với Pcơ là công suất cơ trên

trục ĐK: Pcơ = M.; P2 = 3I2’2.R2’ là tổn hao

công suất trong roto với I2’ là dòng Roto quy

đổi về stato

Vậy ta có M.0 = M.(0 - ) = M 0.s

Suy ra pt đặc tính cơ điện

Độ trượt tới hạn

M tới hạn

0

'

2

2'

2 /..3

sRIM

22

110

2

1

.(2 nm

f

th

XRR

UM

22

1

'

2

nm

th

XR

Rs

5.1 Mô tả chung

Với động cơ công suất lớn có thể bỏ qua R1

vì nó rất nhỏ so với Xnm và coi a= R1/R2’ =0

Khi đó ta có các gần đúng bỏ qua R1

0

0

n

nns đm

nm

f

th

nm

thth

th

th

X

UM

X

Rs

s

s

s

s

MM

0

2

1

'

2

2

3

;2

5.1 Mô tả chung

Trong công nghiệp thường sử dụng bốn hệ

truyền động điều chỉnh tốc độ ĐK :

- Điều chỉnh điện áp cấp cho động cơ

dùng bộ biến đổi Thyristor.

- Điều chỉnh điện trở Rôto bằng bộ biến

đổi xung Thyristor.

- Điều chỉnh công suất trượt Ps.

- Điều chỉnh tần số nguồn cung cấp cho

động cơ bằng các bộ biến đổi tần số

Thyristor hay Tranzistor.

5.1 Mô tả chung

Ví dụ: cho ĐK có Pđm= 500KW; n0= 600V/p;

nđm=588v/p; =2,15; E2đm=1200V; I2đm=450A

tính đặc tính cơ cho đk:

LG:với ĐK công suất lớn ta dùng ct gần đúng

- Độ trượt s=(n0-nđm)/n0=

- Momen định mức

- Momen tới hạn: Mth= Mđm.

- Điện trở định mức

- Điện trở roto: R2’ = sđm. Rđm

- Độ trượt tới hạn:

đm

đm

pM

đmđmđm IER 22 3

)1( đmth ss

5.1 Mô tả chung

Pt đặc tính cơ tự nhiên

Momen ngắn mạch

với s=1

s

s

s

sMhoăo

s

s

s

s

MM

th

th

th

th

th

2

;2

*

;2

s

s

s

s

MM

th

th

thnm

5.1.1 Mô tả ĐK trong điều khiển

ĐK là máy điện có nhiều dây quấn trên cả

roto và stato

Pt cân bằng điện áp trên mỗi dây:

Với k là chỉ số tên dây quấn pha

Từ thông móc vòng

Với j là tên dây quấn pha. J=k thì là điện cảm tự

cảm, j≠k thì là điện cảm tương hỗ

K,j = a,b,c; A,B,C: dây quấn stato; roto

Momen điện từ ĐK:

dt

diRU kkkk

jkjk iL .

dtik k

k

2

1M


Gọi v là góc lệch trục dây quấn pha roto và

stato thì tốc độ quay roto là = dv/dt

Để tiện ta viết các đại lượng ở dạng vecto

Ls1,Lr1: điện cảm tự cảm cuộn dây

Ms, Mr: hỗ cảm

C

B

A

r

C

B

A

r

C

B

A

r

c

b

a

s

c

b

a

s

c

b

a

s

u

u

u

u

i

i

i

i

u

u

u

u

i

i

i

i ;;;;;

vvv

vvv

vvv

vL

LMM

MLM

MML

L

LMM

MLM

MML

L

R

R

R

R

R

R

R

R

m

rrr

rrr

rrr

r

sss

sss

sss

s

r

r

r

r

s

s

s

s

cos)3/2cos()3/2cos(

)3/2cos(cos)3/2cos(

)3/2cos()3/2cos(cos

)(;

;

00

00

00

;

00

00

00

1

1

1

1

1

1


Ta viết lại

Đây là hệ vi phân tuyến tính có hệ số biến

thiên theo thời gian vì góc quay

;

)]([

)(;

)]([

)(

r

s

rr

T

m

mss

r

s

r

s

r

T

m

ms

r

s

i

i

dt

dLRvL

dt

d

vLdt

d

dt

dLR

u

u

i

i

LvL

vLL

U

U

}).(.{)( M rms ivLdv

dti

dttvv )(0

5.1.2 Chuyển vị tuyến tính các phương trình Nhằm mục đích loại trừ các hệ số phụ thuộc góc

quay v

Thường dùng cách chuyển các giá trị tức thời của

đáp(dòng điện)thành các vecto không gian

Vecto không gian của dòng stato

Phép chuyển này có thể thực hiện cho các đại

lượng khác của ĐK

Gọi hệ trục tọa độ mới là (u,v,o) thì vị trí góc của

vận tốc là vk = vok+ k.t

3

2

2 );.(3

2

j

cbas eaiaiaii

)(3

3)2(

2

1}Im{}Re{ cbcbasssss iiiiiiiiii

5.1.2 Chuyển vị tuyến tính các phương trình Vecto không gian của dòng trong hệ tọa độ

là: is = ise-jk các thành phần của vecto này:

(**)

Thay vào pt trước ta đc

(*)

3

2;

)]3

2sin()

3

2sin(sin.[

)]3

2cos()

3

2cos(cos.[

KqKd

viviviKqi

viviviKdi

kckbkasv

kckbkasu

)(.

vvj

rrkeii

svmsvrrv

sumrurru

rvmsvssv

rumsussu

iLiL

iLiL

iLiL

iLiL

..

..

..

..

;)(()]([

)()(

rw

sw

krrkm

kmkss

rw

sw

i

i

jpLRjpL

jpLjpLR

U

U

5.1.2 Chuyển vị tuyến tính các phương trình Momen

M=(3/2)Im{ is. ir}

5.1.3 Mô hình dòng điện Dạng mô hình này đc xác định từ (**) bằng

cách tách hệ ptrình này ra thành các phương

trình chiếu trên các trục u,v

M=(3/2)Lm.(iru – isv – isu.irv)

rv

ru

sv

su

rrrkmmk

rkrrmkm

mmksssk

mkmskss

rv

ru

sv

su

i

i

i

i

pLRLpLL

LpLRLpL

pLLpLRL

LpLLpLR

U

U

U

U

)()(

)()(

5.1.4Mô hình từ thông theo phương trình trạng thái Nếu rút dòng điện từ pt (*) rồi thay vào pt (**)

ta thu được mô hình mới có dạng

Từ 2 phương trình của mô hình trước ta có thể

tính ra d điện stato và roto rồi thay vào chính

nó ta thu đc phương trình trạng thái mới

rw

sw

kr

s

s

s

rw

sw

jp

jp

i

i

R

R

U

U

)(0

0

0

0

)(0

0

0

0

sv

su

rksr

krsr

rssk

rsks

rv

ru

sv

su

u

u

aka

aka

kaa

kaa

p

5.1.4Mô hình từ thông theo phương trình trạng thái Trong đó

eđm: tần số góc định mức của dòng điện

: Hệ số tản từ.

m

r

sM

sr

m

sr

mm

r

mr

s

ms

međr

rr

međs

ss

LMN

NL

LL

L

LL

Lk

L

Lk

L

Lk

SL

Ra

L

Ra

2

3

1;;

;;

2

5.1.5Mô hình ĐK khi bỏ qua quá trình quá độ điện từ

Nếu quá trình quá độ điện từ rất nhỏ so với

quá trình quá độ điện cơ thì có thể bỏ qua quá

trình quá độ điện từ khi khảo sát ĐK

Trong từng trường hợp cụ thể momen là hàm

của ít nhất 2 biến là biến tốc độ ra và 1 biến

vào nào đó gọi là biến y: M = M(y,)

ĐK có đặc tính phi tuyến mạnh nên thường

dùng p2 tuyến tính hóa quanh điểm làm việc

M = MB + M; y = y0 + y

Mc = Mcb+ M; = b + y

Gia số momen:

c

c

MM

My

y

MM ;


Sơ đồ cấu trúc

Hàm truyền của ĐK

Tm – hằng số tg điện cơ

-BSth

MMth

00

y

y

M

cM

Jp

1

M

pT

K

pY

pF

m

my

p

1)(

)(

MM

JT

cm


Kmy là hệ số khuếch đại của ĐK với biến vào y

MM

y

M

Kc

my

5.2 Các đặc tính của động cơ không đồng bộ

Ở chế độ xác lập ta có các phương trình mô

tả quan hệ giữa các thông số:

Trong đó s = e - gọi là tốc độ trượt

Ls = Lm+ Ls ; Lr = Lm+ Lr

s = se

Một vài thông số:

- Biên độ dòng điện roto:

;

r

s

rsrms

mksks

r

s

I

I

LjRLj

LjLjR

U

U

)( sF

LUI m

e

sr


Trong đó

Biên độ từ thông stato:

Biên độ từ thông động cơ

22 )()()(s

sr

e

rsrs

se

rs LRLRLL

RRsF

)(

)(.

22

sF

LR

LUr

s

r

e

sss

)(

)(.

22

sF

LR

LUr

s

r

e

ms

5.2 Các đặc tính của động cơ không đồng bộ Momen điện từ của động cơ

Tổng trở vào của động cơ

Momen điện từ của động cơ thông qua dòng

stato

2

2

2

2

)(

1..

sF

RLUM

s

rm

e

s

r

s

r

s

sr

e

rssrs

đ

jLR

LRLRjLLRR

z

)(

2.)1(

s

sth

sth

s IL

M


Momen điện từ của động cơ thông qua dòng

roto

Trong đó hệ số tản từ

Tốc độ trượt tới hạn

2. rr I

RM

rsm LLL21

rrsth LR

5.3 Mạch vòng dòng điện stato

Việc tổng hợp mạch vòng dòng điện stato gặp

nhiều khó khăn do các thông số của đối tượng

như tổng trở của động cơ, hằng số thời gian

điện từ biến thiên theo tải. Nếu coi khe hở

không khí giữa stato và roto là đều, sự biến

thiên của tải được phản ánh ở điện trở tương

đương trong mạch roto và dây quấn stato đấu

hình sao thì ta có mô hình của ĐK


Mạch lọc và stato có thể được mô tả bởi

hàm truyền

R = Rf + 2Rs

L = Lf + 2Ls

Hàm truyền của độ biến đổi lấy gần đúng là

Ris BĐ

Sis

UiđsLf

Rf 2Rs

2Ls

2Ls

2Rr

s

Us

pLRpSo

1)(1


Trong đó 2b = Tvo = Tn/12

Tn: chu kỳ điện áp nguồn

Tvo thời gian trễ thống kê của bộ biến đổi

Hàm truyền của đối tượng điều chỉnh

Si(p) = So1(p).So2(p).Sis(p)

pb

KpS b

o.1

)(2

)1)(1(

1)(

TppTKspS

si

oi

5.3 Mạch vòng dòng điện stato Trong trường hợp động cơ roto dây quấn thì

phải đưa các điện trở phụ Rf vào mạch roto

để mở rộng phạm vi điều chỉnh tốc độ

Momen điện từ là hàm hợp của tốc độ và

điện áp stato

M = M[ Ir(Us, ) ]

Theo sơ đồ đối tượng của mạch vòng dòng

điện là

MU

U

II

I

MMI

I

MM s

s

rr

r

r

r

)(

11

1

)(

)(

pLRpU

pI

s

r

5.3 Mạch vòng dòng điện stato Trong đó R1 = Rf + 2Rs + (Rr + Rf)2/s

L1 = Lf + 2Ls = 2Lr

T1 = L1/R1

Khi tổng hợp mạch vòng dòng điện roto ta

bỏ qua khâu Áp dụng chuẩn tối ưu

modul ta tổng hợp được cấu trúc và tham số

của bộ điều chỉnh dòng điện cho động cơ

Với T1 = T;

T = L/R

KTo = 2K2Tsi; Tsi = b + Ti

pKT

pTpR

o

is11

)(

rI

5.4 Điều chỉnh điện áp động cơ không đồng bộ Việc điều chỉnh điện áp stato là không triệt

để do mọi đặc tính điều chỉnh đều đi qua

điểm không tải lý tưởng

Tổn thất công suất trượt của động cơ tăng

lên nếu giảm tốc độ quay của roto :

Pr = Mc (ωo - ω) = Pcơ(s/(1-s))

Nếu đặc tính cơ của phụ tải có dạng

Tức là động cơ có độ trượt định mức nhỏ ,

thì tổn thất khi điều chỉnh sẽ là :

x

o

mđc

x

mđc

mđc MM )()(Mc

5.4 Điều chỉnh điện áp động cơ không đồng bộ

Giá trị cực đại của tổn thất công suất : Prmax = Mcđm ωo = Pđm

Truyền động không đồng bộ điều chỉnh điện áp stato chỉ thích hợp với các loại tải có moment là hàm tăng của tốc độ.

Cấu trúc một hệ thống điều chỉnh điện áp như hình, trong đó để thiết lập mạch vòng dòng điện có thể lấy phản hồi dòng điện stato hoặcphản hồi dòng điện roto nếu sử dụng động cơ roto dây quấn.

)1()(o

x

o

mđcr MP


Trong trường hợp sử dụng động cơ roto lồng sóc thì phản hồi dòng điện stato được thiết lập , việc tổng hợp mạch vòng dòng điện được tiến hành như ở mục trước đã nêu. Moment động cơ cũng được tính theo dòng điện stato

R Ri BĐU

đ

Uiđ

Uis

Uir

U

Rf

Si

M

S

Si


Trong trường hợp động cơ roto dây quấn thì phải đưa các điện trở phụ R t vào mạch roto để mở rộng phạm vi điều chỉnh tốc độ

Có thể kết hợp điều chỉnh (có cấp) các điện trở phụ R t .

Moment điện từ tỉ lệ với bình phương dòng điện roto và do có điện trở phụ nên động cơ luôn làm việc ở đoạn dặc tính có độ trượt nhỏ hơn độ trượt tới hạn. Ở vùng đặc tính này khi dòng điện roto tăng lên thì moment cũng tăng và việc điều chỉnh sẽ thuận lợi nếu ta sử dụng phản hồi dòng điện roto.

;)1( 2

sth

th

s IL

M

5.4 Điều chỉnh điện áp động cơ không đồng bộ Nếu biểu diễn bằng sơ đồ như hvẽ sau

Thì ta được đối tượng của mạch vòng điều

chỉnh dòng điện là

Với ;

Ris BĐ

Sis

Uiđs Lf Rf 2Rs 2Ls 2Ls

2Rr

s

Us

11

1

)(

)(

pLRpI

pU

s

r

s

RRRRR

fr

sf

)(221

rsf LLLL 221

5.5 Điều chỉnh điện trở roto động cơ không

đồng bộ Giá trị điện trở tổng của mạch roto là :R=Rr+Rf

Khi tăng giá trị điện trở tổng R tức là làm tăng độ trượt tới hạn Sth còn momen tới hạn của động cơ không thay đổi.

Nếu coi bộ điều chỉnh xung là khóa lý tưởng thì có thể điều chỉnh trơn giá trị điện trở tương đương của mạch điều chỉnh xung từ Re =0 tới Re = R1 tương đương thời gian dẫn dòng biến thiên từ t1= 0 tới t1 = T Điện trở phụ mắc vào roto có thể được xác định theo điều kiện cân bằng công suất.

Rf = Rc /2

5.5 Điều chỉnh Rr động cơ không đồng bộ Độ trượt khi điều chỉnh roto có thể được xác

định như sau: S = Rsi/Rr

Trong đó : s độ trượt ứng với điện trở

R=Rr+Rf

si độ trượt ứng với điện trở Rr (Rc =0)

Momen đông cơ chỉ phụ thuộc vào dòng điện

rotoTa có

Với Utm là biên độ điện áp răng cưa tại xung

mở Thiristor phụTf,

22

)1()1(

r

r

io

r

o

I

RR

S

RI

s

RM

5.5 Điều chỉnh Rr động cơ không đồng bộ

Rl là giá trị điện trở mắc ở mạch một chiều,Tvo

=1/2f là hằng số thời gian trung bình,Td là

hằng số tg trung bình mạch roto

R Ri

đ

–

F

Ir

-Mc

S

_

PT

K

1s

rI

rI

M

d

r

pT

RI

1

/

Jp

1

tm

pT

UR

1

2/1

PT

K

1

5.5 Điều chỉnh Rr động cơ không đồng bộ

Với

Và bằng phương pháp tổng hợp sơ đồ cấu trúc bỏ

qua sức điện động của động cơ ta sẽ tổng hợp

được bộ điều chỉnh tốc độ và bộ điều chỉnh dòng

điên R và Ri

ekr

kr

RRR

L

2

2L Td

5.6 Điều chỉnh Ptrượt bằng hệ nối tầng điện dưới

đồng bộ Khi điều chỉnh tốc độ bằng hệ nối tầng thì vừa

điều chỉnh được công suất trượt vừa điều chỉnh

được tốc độ của động cơ. Để đơn giản bằng

cách mô tả hệ ta bỏ qua điện trở và điện kháng

trên stato động cơ,bỏ qua sụt áp thuận trên các

van bán dẫn lực và coi động cơ có hai cực và

động cơ có số vòng dây quẩn roto và stato là

như nhau.ở chế độ xác lập ta có :

s

U

U

r

s

5.6 Điều chỉnh Ptrượt bằng hệ nối tầng …

Ta có sơ đồ khối hệ nối tầng


Giải phương trình trên ta tìm được vecto dòng

điện roto :

độ trượt không tải lý tưởng :

So = = =

Trong đó Urd0– Sức điện động chỉnh lưu

không tải mạch roto

Um Biên độ điện áp pha stato

rMer

M

rr

M

r

LLs

RJL

Us

UJL

I


Với Udr0= sEnm.Kcl = sKư.UM.Kcl

Nếu bỏ qua tổn thất trên roto thì công suất điện từ

của động cơ là

Pđt = Pcơ + Ptrượt =

Trong đó khi 0 ≤ Idr ≤ Idrmax

Với

Idrmax có khi ngắn mạch

đầu ra chỉnh lưu

rr

rr

s

UI

s

Rcos2

max

r65,1

1cosdr

dr

I

I

BAeLrrs

Nodr

LRRL

UU

23

23

cosI 0

dr

rrs

dr

RL

U

23

I 0dr


Cosφ được gọi là hệ số công suất của mạch roto

Idr: Dòng một chiều do chênh lệch sđđ chỉnh lưu &

nghịch lưu.

LBA là điện kháng 1 pha của biến áp

Từ thông máy khi bỏ qua Rs và Ls là

ψ = -Um /e

Trong trường hợp chọn trục tọa độ Ox trùng với

trục của vecto từ thông thi moment sẽ là :

Trong đó:

yr

e

m iU

2

3M

rdrrryr cosI3

2 cosI i


Udro – UdNo = Idr(1+pT1)R1

Trong đó

R1 = RL + 2(Rr + RBA)

L1 = LL + 2(LBA + Lro)

Tl = L1/R1

Với LBA RBA là điện kháng tản và điện trở trên

1 pha của máy biến áp

Từ phương trình trên ta thành lập được mô

hình hệ thống nối cấp và tuyến tính hóa nó ta

được sơ đồ:


Tuyến tính hóa hệ thống nối cấp


Nguyên lý điều chỉnh công suất trượt thường

áp dụng cho các truyền động công suất lớn,

ít dừng máy, đảo chiều và khởi động lại. vì

khi đó việc tiết kiệm điện năng có ý nghĩa lớn

hơn.Phạm vi điều chỉnh tốc độ của hệ thống

không lớn lắm và moment của động cơ bị

giảm tốc độ thấp

5.7. Điều chỉnh động cơ không đồng bộ

Các hệ thống điều chỉnh tốc độ động cơ xoay

chiều có yêu cầu cao về dải điều chỉnh và tính

chất động học chỉ có thể thực hiện được với

các bộ biến tần.

Các hệ này sử dụng động cơ không đồng bộ

roto lồng sóc có kết cấu đơn giản,vững

chắc,giá thành rẻ,có thể làm việc trong mọi môi

trường.

Nhược điểm cơ bản của hệ thống này là mạch

điều khiển rất phức tạp

5.7. Điều chỉnh động cơ không đồng bộ

Có thể chia ra thành các loại bộ biến tần sau:

Biến tần trực tiếp,là biến tần có tần số đầu ra luôn

nhỏ hơn tần số lưới fl : fs = ( 0 0,5 )fl thường

dùng cho truyền động có công suất lớn.

Biến tần gián tiếp nguồn áp, thường dùng cho

truyền động nhiều động cơ.Đối với biến tần nguồn

áp yêu cầu chất lượng điện áp cao thường dung

các biến tần có điều chế xung rộng.

Biến tần nghịch lưu độc lập nguồn dòng,thích hợp

cho truyền độn đảo chiều,công suất động cơ

truyền động lớn.

5-7.1 Luật điều chỉnh giữ khả năng quá tải không đổi

Nếu bỏ qua điện trở dây quấn stato thì có thể

tính được moment tới hạn như sau :

Điều kiện giữ khả năng quá tải về moment

không đổi là : =>

Dạng đặc tính cơ (gần đúng)

Khi truyền động ổn định thì M = Mc nên:

x

mođ

o )(M Mc mcđ

2/1

msđ

s )( U

U x

mođ

o

5-7.2 . Luật điều chỉnh từ thông không đổi

nếu giữ từ thông máy ψ hoặc từ thông stato ψs

không đổi thì moment sẽ không phụ thuộc vào

tần số và moment tới hạn sẽ không đổi trong toàn

bộ dải điều chỉnh.

Nếu coi Rs= 0 thì:ψs =Us/o = Usđm/ođm= const

Tuy nhiên ở vùng làm việc tần số thấp khi mà

sụt áp trên điện trở stato có thể so sánh được

sụt áp trên điện cảm tản mạch stato khi đồng thời

từ thông cũng giảm đi và do đó mômen tới hạn

cũng giảm.

5-7.2 . Luật điều chỉnh từ thông không đổi

Khi đó ta có:

Với Tr=Lr /Rr

Mà LM=(Ns/Nr)M Vậy suy

ra M chỉ còn phụ thuộc vào

biên độ dòng roto

2).(1 sr

M

mrđ

s TL

I

5.7.3. Luật điều chỉnh tần số trượt không đổi

Momen động cơ M =

Tr = Lr /Rr

Khi đó giữ s= const thì M phụ thuộc vào Is2

mà 0 phụ thuộc vào tần số nguồn

Như vậy nếu giữ thì M luôn bằng

Mth của đặc tính.Trong trường hợp này ta gọi

là luật điều chỉnh sao cho động cơ sinh ra M

tối đa ứng với giá trị cho trước của dòng điện

stato.

5.7.4.Điều chỉnh tần số điện áp động cơ không đồng bộ

1.Đặc tính của động cơ khi cấp từ nghị lưu áp

- Khi các khóa bán dẫn được đóng cắt theo trật tự

nhất định thì tạo điện áp xoay chiều 3 pha đặt lên

động cơ ĐK. Điện áp dây của nghịch lưu là các

xung chữa nhật có độ rộng 2/3 và thỏa mãn điều

kiện phân tích chuỗi điều hòa Fourie.

- trong đó k=1 + 6c ; c = 0,1 , 2 ,……

Vectơ điện áp ĐK có thể biểu diễn như sau :

; k = 1,2,3…..3/. jk

ds eUU


- Do có 6 lần chuyển mạch trong một chu kỳ của

điện áp và dòng điện nên mặc dù từ thông máy

là hình sin mômen vẫn có đập mạch. tần số

đập mạch của mômen sẽ là :

fm = fs – kfs = 6c.fs

- Mômen toàn phần của động cơ sẽ là :

M = n =6c

- Trong đó là mômen trung bình

- Mmax.n là biên độ mômen đập mạch bậc n,

trong đó mômen bậc 6 (c=1) giá trị lớn hơn cả .


biên độ dao động tốc độ

Biên độ dao động tốc độ phụ thuộc vào giá trị

của mômen quán tính J của hệ và vào biên độ

và tần số của đập mạch mômen

2. Cấu trúc hệ thống điều chỉnh từ thông stato

Là giữ từ thông máy luôn không đổi và bằng

giá trị từ thông định mức,như vậy có thể khai

thác hết công suất mạch từ của ĐK


Dựa vào biểu thức tính toán M và dòng điện có

thể thành lập được sơ đồ khối của hệ thống với:

M =

có thể tuyến tính hóa các phương trình này áp dụng

chuẩn tối ưu để thiết kế các bộ điều chỉnh tuyến tính


3. Khảo sát ổn định của hệ thống biến tần –

động cơ không đồng bộ

a)Biến tần nguồn áp

- Hệ phương trình mô tả ĐK có tính đến tổng trở

của biến tần. (1)

(2)

- Trong đó


Nếu định nghĩa hàm truyền G(p) =

⊗ G(p)1/Jp

Mc M


Sau khi tuyến tính hóa thì tính chất ổn đỉnh của

hệ thống kín có thể đươc đánh giá thông qua

đặc tính tần số của hàm truyền hệ hở

Do hàm G(p) là phức tạp nên việc dựng đặc

tính tần số của nó phải nhờ vào máy tính số


b) Biến tần nguồn dòng

Khi đó G(p) =

4. Điều khiển trường định hướng

Nội dung cơ bản của phương pháp điều chỉnh

trường định hướng dựa trên sơ đồ điều chỉnh

toàn phần dòng điện động cơ


a) Các phương trình cơ bản

- ĐK rôto lồng sóc

- Với δ là góc lệch

Giữa is và ψr

Hay giữa ei và eψ

dδ/dt = ωei – ωeψ = ωsi – ( ω + ωs )

Ở chế độ xác lập dδ/dt = 0

sin.2

3

2

3

2

3

;1

2

sr

r

m

sysx

r

ms

r

r

r

rrsx

r

mr

iL

L

iiL

L

RM

R

LTi

pT

L


b) Các mô hình tính toán chuyển vị.

Trong thiết kế các hệ thống điều chỉnh trường

định hướng thường liên tục sử dụng các khối

chức năng chuyển vị các đại lượng điện từ qua

lại giữa các hệ tọa độ.

Định lý 1: Nếu biên độ từ thông roto là 0 đổi thì

vecto d điện roto sẽ vuông góc với vec tơ từ

thông ψr và ngược lại

Định lý 2: Nếu các thành phần dòng stato và tần

số cho như sau:


Trong đó isx là hằng số isy tỷ lệ cới giá trị đặt của

M thì dòng roto se có các thành phần tương

ứng là:

sy

sxs

se

sysxs

sysxs

iiL

R

iii

iii

..

cos.sin.

sin.cos.

2sin.

2cos.

sy

r

Mr

sy

r

r

iL

Li

iL

Li

5.7.5. Điều chỉnh trực tiếp Mômen

a. Nội dung phương pháp

Điều chỉnh trực tiếp moomen động cơ không đồng bộ là phương pháp rất mới, trong đó việc phối hợp điều khiển bộ biến tần và động cơ không đồng bộ là rất chặt chẽ. Logic chuyển mạch của biến tần dựa trên trạng thái điện từ của động cơ mà không cần đến điều chế độ rộng xung áp của biến tần. Do sử dụng công nghệ bán dẫn tiên tiến và các phần tử tính toán có tốc độ cao mà phương pháp điều chính trực tiếp mômen cho các đáp ứng đầu ra thay đổi rất nhanh

Phần cốt lõi của phương pháp được mô tả trên hình



Kỹ thuật điểu khiển trực tiếp momen như sau:

Logic chuyển mạch của các khóa bán dẫn lực thực hiện việc tăng hay giảm momen còn giá trị tức thời của từ thông stato được điều chỉnh sao cho momen động cơ đạt được giá trị mong muốn. Vecto từ thông stato này lại được điều chỉnh nhờ điện áp cung cấp cho nghịch lưu. Hay nói cách khác là logic chuyển mạch tối ưu xác định cho ta vecto điện áp tối ưu tùy thuộc vào sai lệch momen. Biên độ của vecto từ thông stato cũng được tính đến khi chọn logic chuyển mạch


B) Mô hình động cơ

Mô hình động cơ thành lập theo các phương trình cơ bản đã nêu trong phần mô tả toán học của động cơ không đồng bộ và sử dụng các phân tử có tính toán cao.

Mô hình động cơ tính toán ra các giá trị thực của mômen và từ thông dùng cho việc điều chế, nó cũng tính ra tốc độ quay của của rôto và tần số dòng điện stato để dùng cho mạch vòng điều chỉnh bên ngoài.

Mô hình động cơ còn có chức năng nhận dạng thông số của động cơ, tín hiệu đo lường chỉ gồm dòng điện hai pha của động cơ và giá trị tức thời của điện áp mạch một chiều



Documents

THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN VÀ MÁY ĐIỆN - mientayvn.com li/Tai_lieu/Tai_lieu_ly_moi_1/DIEN_TU/Dieu_khien...rất lớn so với động cơ khác. có kết cấu đơn giản,