Trong công cuộc công nghiệp hoá và hiện đại hoá hiện nay, ngành tự
động hoá đóng một vai trò hết sức quan trọng. Việc áp dụng các hệthống
truyền động theo vòng kín nhằm tăng năng suất và tăng hiệu quảkinh tế.
Một hệthống làm việc ổn định thì sẽcho ra những sản phẩm đảm bảo chất
lượng cao.
Ngày nay, với sựphát triển mạnh mẽcủa khoa học, đặc biệt là ngành
điện tửcông suất. Với việc phát minh ra các linh kiện bán dẫn đã và đang
ngày càng đáp ứng được các yêu cầu của các hệthống truyền động. Ưu
điểm của việc sửdụng các linh kiện bán dẫn mà làm cho hệthống trởnên
gọn nhẹhơn, giá thành thấp hơn và có độchính xác tác động cao hơn. Với
nhu cầu sản suất và tiêu dùng nhưhiện nay, thì việc tự động hoá cho xí
nghiệp trong đó sửdụng các linh kiện gọn nhẹlà m ột nhu cầu hết sức cấp
thiết.
Sau gần 4 năm học tập và nghiên cứu ởtrường, em đã được làm
quen với các môn học thuộc ngành . Đểáp dụng lý thuyết với thực tếtrong
học kỳnày chúng em được giao đồán môn học tổng hợp hệ điện cơvới
yêu cầu “ Thiết kếhệthống truyền động Van - Động cơvới các yêu cầu
cho trước sửdụng bộbiến đổi chỉnh lưu có điều khiển cầu 3 pha”
109 trang |
Chia sẻ: lvbuiluyen | Lượt xem: 2332 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đề tài Thiết kế hệ thống truyền động Van - Động cơvới các yêu cầu cho trước sử dụng bộ biến đổi chỉnh lưu có điều khiển cầu 3 pha, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Đồ án tổng hợp hệ điện cơ Svtk: Phạm
Đức Dương
Trường đại học kỹ thuật công nghiệp
- 1 -
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI: Thiết kế hệ thống truyền động
Van - Động cơ với các yêu cầu cho
trước sử dụng bộ biến đổi chỉnh lưu có
điều khiển cầu 3 pha”
Đồ án tổng hợp hệ điện cơ Svtk: Phạm
Đức Dương
Trường đại học kỹ thuật công nghiệp
- 2 -
`MỤC LỤC
STT NỘI DUNG TRANG
1 Lời nói đầu 2
2 Phần I : Phân tích hệ truyền động với
các mạch vòng phản hồi
4
3 Phần II : Phân tích lựa chọn phương
án truyền động điện
12
4 Phần III : Tính chọn một số thiết bị 76
5 Phần IV : Xây dựng đặc tính tĩnh và
kiểm tra chất lượng tĩnh
93
6 Phần V : Thuyết minh sơ đồ nguyên lý 101
7 Tài liệu tham khảo 104
Đồ án tổng hợp hệ điện cơ Svtk: Phạm
Đức Dương
Trường đại học kỹ thuật công nghiệp
- 3 -
LỜI NÓI ĐẦU
Trong công cuộc công nghiệp hoá và hiện đại hoá hiện nay, ngành tự
động hoá đóng một vai trò hết sức quan trọng. Việc áp dụng các hệ thống
truyền động theo vòng kín nhằm tăng năng suất và tăng hiệu quả kinh tế.
Một hệ thống làm việc ổn định thì sẽ cho ra những sản phẩm đảm bảo chất
lượng cao.
Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học, đặc biệt là ngành
điện tử công suất. Với việc phát minh ra các linh kiện bán dẫn đã và đang
ngày càng đáp ứng được các yêu cầu của các hệ thống truyền động. Ưu
điểm của việc sử dụng các linh kiện bán dẫn mà làm cho hệ thống trở nên
gọn nhẹ hơn, giá thành thấp hơn và có độ chính xác tác động cao hơn. Với
nhu cầu sản suất và tiêu dùng như hiện nay, thì việc tự động hoá cho xí
nghiệp trong đó sử dụng các linh kiện gọn nhẹ là một nhu cầu hết sức cấp
thiết.
Sau gần 4 năm học tập và nghiên cứu ở trường, em đã được làm
quen với các môn học thuộc ngành . Để áp dụng lý thuyết với thực tế trong
học kỳ này chúng em được giao đồ án môn học tổng hợp hệ điện cơ với
yêu cầu “ Thiết kế hệ thống truyền động Van - Động cơ với các yêu cầu
cho trước sử dụng bộ biến đổi chỉnh lưu có điều khiển cầu 3 pha” .
Đồ án tổng hợp hệ điện cơ Svtk: Phạm
Đức Dương
Trường đại học kỹ thuật công nghiệp
- 4 -
Với sự nỗ lực của bản thân và sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo
hướng dẫn Đỗ Trung Hải và các thầy giáo trong bộ môn, đến nay đồ án
của em đã được hoàn thành.
Bản đồ án của em gồm hai phần chính :
Phần thuyết minh : gồm 5 phần :
1. Phân tích hệ truyền động với các mạch vòng phản hồi .
2. Phân tích và lựa chọn phương án truyền động điện.
3. Tính chọn một số thiết bị .
4. Xây dựng đặc tính tĩnh và kiểm tra chất lượng tĩnh
5. Thuyết minh sơ đồ nguyên lý .
Phần bản vẽ : gồm 3 bản vẽ khổ A0
1. Sơ đồ nguyên lý hệ thống.
2. Giản đồ dòng, điện áp trên mạch động lực và mạch điều khiển.
3. Đặc tính tĩnh hệ thống.
Do kiến thức chuyên môn còn hạn chế, các tài liệu tham khảo có
hạn, nên đồ án của em không tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong
được sự chỉ bảo, góp ý của các thầy,cô giáo cùng các bạn để bản đồ án của
em được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong bộ môn, cảm ơn thầy Đỗ
Trung Hải đã giúp đỡ em để bản thiết kế hoàn thành đúng thời hạn.
Thái nguyên ngày Tháng năm 2007
Sinh viên thiết kế
Phan Anh Hải
Đồ án tổng hợp hệ điện cơ Svtk: Phạm
Đức Dương
Trường đại học kỹ thuật công nghiệp
- 5 -
PHẦN I : PHÂN TÍCH HỆ TRUYỀN ĐỘNG VỚI CÁC
MẠCH VÒNG PHẢN HỒI
Như chúng ta đã biết với những hệ điều tốc điều khiển mạch vòng hở
, nếu không yêu cầu cao đối với chất lượng tĩnh và động thì nó cũng có thể
thực hiện điều tốc vô cấp trong một phạm vi nhất định. Tuy nhiên ngày nay
người ta thường ít sử dụng hệ hở bởi những nhược điểm của chúng là rất
lớn không thể đáp ứng được yêu cầu công nghệ , yêu cầu về chất lượng sản
phẩm . Để khắc phục điều đó người ta sử dụng hệ kín .
Theo lý thuyết điều khiển tự động , hệ thống điều tốc mạch vòng kín điều
khiển phản hồi là dựa vào độ chênh lệch của đại lượng bị điều khiển thực
hiện hệ thống điều khiển . Chỉ cần lượng điều khiển bị xuất hiện độ chênh
lệch là nó sẽ tự động tạo ra chức năng để cải chính độ chênh lệch . Lượng
giảm tốc độ quay chính là độ chênh lệch tốc độ quay do phụ tải gây ra.
Hiển nhiên hệ thống điều tốc mạch vòng kín càng có khả năng giảm mạnh
độ giảm vận tốc .
Sau đây ta sẽ xét đến cấu tạo của hệ thống điều tốc mạch vòng kín và
đặc tính tĩnh của nó.
Đồ án tổng hợp hệ điện cơ Svtk: Phạm
Đức Dương
Trường đại học kỹ thuật công nghiệp
- 6 -
Trên trục động cơ lắp đặt một sensin TG từ đó dẫn ra một điện áp phản hồi
Un tỉ lệ thuận với đại lượng đo tốc độ quay , sau khi so sanh với điện áp
U*n ứng với tốc độ quay cho trước sẽ tồn tại chênh lệch điện áp ∆Un , qua
bộ khuếch đại A sinh ra điện áp điều khiển Uet của bộ phát xung GT dùng
để điều khiển tốc độ quay của động cơ . nhờ thế mà tạo nên hệ thống điều
tốc mạch vòng kín có phản hồi .
Sau đây sẽ phân tích trạng thái ổn định của hệ thống điều tốc mạch vòng
kín này. để làm rõ vấn đề này trước tiên ta phải đưa ra một số giả thiết .
- Bỏ qua quan hệ phi tuyến giả thiết các quan hệ vào – ra là tuyến tính
- Bỏ qua điện trở trong của nguồn điện một chiều và triết áp.
id
ud
tg
mbb®gta uet∆un
un
un*
Như vậy quan hệ của các bộ phận cấu thành hệ thống điều tốc mạch vòng
kín có phản hồi âm tốc độ được thể hiện như sau :
- Khâu so sánh điện áp : UnnUUn −=∆ *
- Bộ khuếch đại : UnKpUet ∆= .
- Bộ chỉnh lưu và bộ phát xung : UetKsUdo .=
Đồ án tổng hợp hệ điện cơ Svtk: Phạm
Đức Dương
Trường đại học kỹ thuật công nghiệp
- 7 -
- Đặc tính cơ vòng hở của hệ thống.
Ce
RIdUdo
n
.−
=
- Sensin : nUn .α=
Trong đó : Kp : hệ số khuếch đại của bộ khuếch đại .
Ks : hệ số khuếch đại của bộ biến đổi .
α : Hệ số phản hồi đo tốc độ .
Từ các phương trình trên ta tìm được phương trình đặc tính cơ của hệ kín
như sau :
)1.(
.
)1(
..
)/..1.(
...
**
KCe
RId
KCe
nUKsKp
CeKsKpCe
RIdnUKsKp
n
+
−
+
=
+
−
=
α
Trong đó : K = Kp.Ks.α/Ce : Hệ số khuếch đại vòng hở của hệ thống mạch
vòng kín.
-id.r
kp ks
n
( - )
un
e
α
1/ce
kp ks 1/ce
α
un*
∆un
un
( - )
nn
id.r
( - )
un
∆un
un*
α
1/cekskp
So sánh đặc tính cơ hệ thống hở và kín ta thấy :
- Đặc tính cơ của hệ thống mạch vòng kín cứng hơn nhiều so với hệ
thống hở.
Đồ án tổng hợp hệ điện cơ Svtk: Phạm
Đức Dương
Trường đại học kỹ thuật công nghiệp
- 8 -
- Nếu so sánh giữa hai hệ thống mạch vòng kín và mạch vòng hở có
cùng một giá trị n0 thì sai số trượt tĩnh của mạch vòng kín sẽ nhỏ hơn
rất nhiều .
K
s
s hk +
=
1
- Lúc hệ số trượt tĩnh yêu cầu cố định thì hệ thống mạch vòng kín có
thể mở rất rộng phạm vi điều tốc .
Muốn rút ra ba điều ưu việt nói trên thì hệ thống mạch vòng kín phải
được bố trí bộ khuếch đại .
Trên đây ta chỉ phân tích hệ thống kín với một mạch vòng phản hồi . Ngày
nay hệ thống trang bị đòi hỏi chất lượng rất cao vì vậy người ta không chỉ
dừng lại ở hệ kín với một mạch vòng phản hồi mà sử dụng nhiều mạch
vòng phản hồi .
Điều khiển nhiều mạch vòng là điều khiển hệ thống có từ hai mạch vòng
trở lên, vòng này đan xen lồng vào vòng kia tạo nên, tương đương hệ thống
nối cực trong quá trình điều khiển.
Phổ biến hiện nay là sử dụng hệ thống phản hồi với hai mạch vòng
phản hồi là âm tốc độ và âm dòng. Để khởi động nhanh nhất trong điều
kiện cho phép , mấu chốt là ở chỗ cần phải nhận được một quá trình có
dòng điện không đổi cực đại Iđm . Theo quy luật điều khiển phản hồi , dùng
phản hồi âm một đại lượng vật lý nào đó là có thể giữ cho đại lượng ấy cơ
bản bất biến , thế thì dùng phản hồi âm dòng điện thì có thể nhận được quá
trình dòng điện gần như không đổi . Vấn đề là yêu cầu trong quá trình khởi
động yêu cầu chỉ có phản hồi âm dòng điện mà không thể đồng thời có
thêm phản hồi âm tốc độ. Sau khi đạt tới tốc độ quay trạng thái ổn định, lúc
này yêu cầu lại chỉ có phản hồi âm tốc độ quay mà không có phản hồi âm
dòng điện. Làm sao có thể thực hiện được tác dụng của hai loại phản hồi
vừa cả âm tốc độ quay và cả âm dòng điện , lại vừa có thể làm cho chúng
Đồ án tổng hợp hệ điện cơ Svtk: Phạm
Đức Dương
Trường đại học kỹ thuật công nghiệp
- 9 -
chỉ gây tác dụng riêng biệt trong những giai đoạn khác nhau ? Hệ thống
điều khiển tốc độ hai mạch vòng kín chính là dùng để giải quyết vấn đề
này.
Có thể xây dựng trên hai sơ đồ cấu trúc :
+ Có hai mạch vòng phản hồi nhưng chỉ có một bộ điều chỉnh .
+ Có hai mạch vòng phản hồi và có hai bộ điều chỉnh độc lập .
* Có hai mạch vòng phản hồi nhưng chỉ có một bộ điều chỉnh .
)(1. IInUU cdv ∆−−= βγ
Khi I nUU cdv γ−=
Khi I>Ing => .InUU cdv βγ −−=
Khi khởi động : Dòng lớn khâu phản hồi âm dòng có ngắt tham gia vào
hạn chế dòng điện khởi động Eđc không lớn lắm sinh ra dòng điện chạy
trong động cơ (Id) sau đó tốc độ tăng lên dòng có xu hướng giảm .
Khi Iư<Ing thì phản hồi âm dòng ngừng tác động chỉ có phản hồi âm tốc độ
tham gia nUU cdv γ−= đặc tính cơ cứng => I = Iđm động cơ làm việc xác
định .
Kbb®Kk® ®
ftrs
−γn
−βn
uc®
u
Đồ án tổng hợp hệ điện cơ Svtk: Phạm
Đức Dương
Trường đại học kỹ thuật công nghiệp
- 10 -
Điều chỉnh tốc độ : Điều chỉnh tốc độ bằng cách tăng hoặc giảm
Ucđ.
+ Tăng tốc : Tăng Ucđ => Uv tăng
Nếu tăng Ucđ một lượng nhỏ đảm bảo I<Ing thì phản hồi âm dòng không
tham gia
Nêu tăng Ucđ một lượng lớn mà I>Ing thì phản hồi âm dòng điện sẽ tham
gia .
+ Giảm tốc : Giảm Ucđ
Nếu giảm ở mức độ nhỏ động cơ làm việc ở góc phần tư thứ nhất ,
Nếu giảm ở mức độ lớn : Nếu bộ biến đổi không có khả năng dẫn dòng
theo hai chiều => hãm tự do . Nếu bộ biến đổi có khả năng dẫn dòng theo
hai chiều động cơ hãm cưỡng bức.
Khi thay đổi phụ tải cũng xảy ra tương tự
+ Tải tăng nhưng I<Ing thì không có phản hồi âm dòng .
+ Tải tăng đến I>Ing khâu phản hồi âm dòng có tác dụng lớn giảm độ cứng
đặc tính . đến khi I = Id thì tốc độ bằng không (đặt rơ le nhiệt để cắt hệ
thống).
I®m Ing Id I
n
γn≠0
γn,βI≠0
Đồ án tổng hợp hệ điện cơ Svtk: Phạm
Đức Dương
Trường đại học kỹ thuật công nghiệp
- 11 -
Từ sơ đồ cấu trúc ta tìm được
+ Khi Iư<Ing thì : Du
DBBDkd
uSBBD
DBBDkd
DBBDkdcd KI
KKK
RRR
KKK
KKKU
n .
...1...1
...
γγ +
++
−
+
=
+ Khi Iư>Ing thì :
DBBDkd
DBBDkdnguuuSBBD
DBBDkd
DBBDkdcd
KKK
KKKUIIRRR
KKK
KKKU
n
...1
..)()(
...1
...
γ
β
γ +
−+++
−
+
=
Nhược điểm của hệ thống sử dụng hai mạch vòng chung bộ điều chỉnh là
tín hiệu phản hồi tốc độ biến thiên chậm gây sự bão hoà cho bộ khuếch đại
.
* Có hai mạch vòng phản hồi và có hai bộ điều chỉnh độc lập.
Với hệ này đặc tính cơ có thể xảy ra ba trường hợp sau :
Trường hợp 1 trường hợp 2
Kk® Kbb® K®
rbb®+rs r¦
γ
β
Ing
I¦
uc® n
γn≠0
n
IIdIbhI®m Ing
γn,βI≠0
βI≠0
0
βI≠0
γn,βI=0
IngI®m Ibh Id I
n
γn≠0
0
Đồ án tổng hợp hệ điện cơ Svtk: Phạm
Đức Dương
Trường đại học kỹ thuật công nghiệp
- 12 -
Trường hợp 3
Sơ đồ khối của hệ thống như sau :
Trong đa số các hệ truyền động thường sử dụng bộ điều chỉnh như trong
trường hợp 1 vì vừa đảm bảo độ cứng đặc tính cơ trong điều kiện làm việc
bình thường vừa có khả năng làm việc ( nhưng đặc tính cơ mềm hơn ) khi
xảy ra quá tải nhẹ . ta sẽ phân tích theo trường hợp này và cũng chọn bộ
điều chỉnh loại này cho bản đồ án .
Sơ đồ cấu trúc :
+ Khi Iư<Ing thì chỉ có mạch vòng phản hồi âm tốc độ tham gia .
γn≠0
n
IIdI®m Ing
βI≠0
0
u
rs ft
®Ki Kbb®Kn
uc®
−γn −βn
n
I¦
Ing
β
γ
r¦rbb®+rs
K®Kbb®KIKnuc®
Đồ án tổng hợp hệ điện cơ Svtk: Phạm
Đức Dương
Trường đại học kỹ thuật công nghiệp
- 13 -
Du
DBBDIn
uSBBD
DBBDIn
DBBDIncd KI
KKKK
RRR
KKKK
KKKKU
n .
....1....1
....
γγ +
++
−
+
=
+ Khi Ibh<Iư<Ing thì cả hai mạch vòng cùng tham gia
DBBDIn
BBDInguuuSBBD
DBBDIn
DBBDIncd
KKKK
KKUIIRRR
KKKK
KKKKU
n
....1
.)()(
....1
....
γ
β
γ +
−+++
−
+
=
+ Khi Id>Iư>Ing thì chỉ có mạch vòng phản hồi âm dòng điện tham gia
DBBDInguuuSBBDBBDIbhr KKKUIIRRRKKUn ].).().[(... −+++= β
Kết luận : Khi sử dụng hệ thống kín với các mạch vòng phản hồi thì chất
lượng truyền động được nâng lên rất nhiều cả chất lượng tĩnh và động ,
khắc phục được những nhược điểm của hệ truyền động hở . Vì vậy trong
bản đồ án này ta sử dụng hệ truyền động kín với hai mạch vòng âm tốc độ
và âm dòng có ngắt .
PHẦN II : PHÂN TÍCH LỰACHỌN PHƯƠNG ÁN
TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN
*KHÁI NIỆM CHUNG:
* Nội dung:
Đồ án tổng hợp hệ điện cơ Svtk: Phạm
Đức Dương
Trường đại học kỹ thuật công nghiệp
- 14 -
- Để thiết kế hệ thống truyền động cho một đối tượng truyền động ta
phải căn cứ vào đặc điểm công nghệ của nó, căn cứ vào chỉ tiêu chất lượng
mà đưa ra phương án hợp lý. Với mỗi một đối tượng truyền động có thể
thực hiện bằng các truyền động khác nhau. Mỗi phương án đều có những
ưu nhược điểm của nó, nói chung phương án đưa ra cần đảm bảo các yêu
cầu của đối tượng cần truyền động. Phải đảm bảo được các chỉ tiêu về mặt
kỹ thuật cũng như về mặt kinh tế, trong đó chỉ tiêu kỹ thuật là quan trọng
hàng đầu. Thông thường một hệ thống tốt hơn về mặt kỹ thuật cũng như
tốn kém hơn về mặt kinh tế. Do vậy tuỳ thuộc yêu cầu chất lượng và độ
chính xác của sản phẩm ta cho chọn hệ thống truyền động điện nhằm đưa
ra một hệ thống đảm bảo yêu cầu mong muốn.
* ý nghĩa:
- Việc lựa chọn phương án truyền động điện có ý nghĩa rất quan
trọng. Nó liên quan đến chất lượng sản phẩm cũng như ảnh hưởng đến hiệu
quả kinh tế của sản xuất. Nếu như lựa chọn đúng thì chúng ta có thể tăng
năng xuất làm việc, hạn chế được những hành trình thừa, chất lượng sản
phẩm sẽ tốt hơn, do đó hiệu quả kinh tế sẽ cao hơn. Kết quả sẽ hoàn toàn
ngược lại nếu ta lựa chọn không đúng và nó còn gây ra tổn thất không ngờ
trước.
* phương án lựa chọn:
- Muốn chọn được hệ thống phù hợp với yêu cầu chúng ta phải đưa
ra các phương án có thể đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật sau đó đánh giá
những ưu nhược điểm mà chọn cho hợp lý.
I. CHỌN PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN:
Đồ án tổng hợp hệ điện cơ Svtk: Phạm
Đức Dương
Trường đại học kỹ thuật công nghiệp
- 15 -
-Để thiết kế hệ thống truyền động điện người thiết kế phải đưa ra
nhiều phương án khác nhau. Rồi sau đó so sánh các phương án trên hai
phương diện kinh tế và kỹ thuật để chọn ra phương án tối ưu nhất. Phương
án tối ưu nhất là phương án đáp ứng được yêu cầu đề ra đồng thời là
phương án đảm bảo về mặt kỹ thuật và chi phí thấp nhất.
I.1 : PHÂN TÍCH CHỌN ĐỘNG CƠ TRUYỀN ĐỘNG VÀ PHƯƠNG ÁN ĐIỀU CHỈNH
TỐC ĐỘ
- Động cơ là thiết bị truyền chuyển động chính cho máy sản xuất , là
đối tượng điều khiển của hệ thống điều khiển tự động truyền động điện
việc chọn động cơ một cách hợp lý có một vị trí hết sức quan trọng trong
công việc thiết kế hệ thống truyền động điện , động cơ được chọn phải thoả
mãn các điều kiện công nghệ yêu cầu, phải phụ thuộc tính chất công suất
của tải đồng thời phải thoả mãn các yếu tố sao cho tổn hao ít, giá thành hạ,
hoạt động tin cậy, chi phí vận hành hàng năm nhỏ, lắp đặt thay thế dễ, sửa
chữa đơn giản, để chọn động cơ quay chi tiết ta xét lần lượt các loại động
cơ :
Trong công nghiệp động cơ dùng trong hệ truyền động điện gồm hai loại :
- Động cơ điện xoay chiều : Chia là hai loại :
+ Động cơ không đồng bộ : bao gồm động động cơ không đồng bộ roto
lồng sóc và động cơ không đồng bộ roto dây quấn .
+ Động cơ đồng bộ .
- Động cơ điện một chiều : Chia làm ba loại :
+ Động cơ một chiều kích từ độc lập .
+ Động cơ một chiều kích từ nối tiếp .
+ Động cơ một chiều kích từ hỗn hợp .
Đồ án tổng hợp hệ điện cơ Svtk: Phạm
Đức Dương
Trường đại học kỹ thuật công nghiệp
- 16 -
Sau đây ta sẽ đi nghiên cứu đặc điểm của từng loại cũng như các phương
pháp điều chỉnh tốc độ của chúng .
I.1.1: ĐỘNG CƠ ĐIỆN XOAY CHIỀU :
I.1.1.1 : ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ
- Được sử dụng rộng rãi trong thực tế, ưu điểm là cấu tạo đơn giản,
đặc biệt là loại rô to lồng sóc. So với máy điện một chiều thì giá thành hạ
vận hành tin cậy trực tiếp dùng điện lưới không cần dùng các thiết bị biến
đổi khác nhược điểm là điều khiển và khống chế các quá trình quá độ khó
khăn, với động cơ lồng sóc thì chỉ tiêu khởi động xấu hơn.
hình 1
hình 2 hình 3
Hình 1 : Sơ đồ nguyên lý động cơ không đồng bộ
Hình 2 : Sơ đồ thay thế
Hình 3 : đặc tính cơ
®c
rf
i1
i2
uf
iµ
x1 r1 x2
r'2/s
xµ
rµ
n
mmth
rf = 0
rf # 0
n1
Đồ án tổng hợp hệ điện cơ Svtk: Phạm
Đức Dương
Trường đại học kỹ thuật công nghiệp
- 17 -
Người ta đã chứng minh được phương trình đặc tính cơ :
Trong đó :
Uf : là giá trị hiệu dụng của điện áp pha sta to
R2, ,R1 : là điện trở rô to và stato đã quy đổi
S : hệ số trượt của động cơ
Hệ số trượt tới hạn
Xnm =X1 + X’2 : là điện kháng ngắn mạch là tổng trở của điện kháng
tản sta to và rô to đã quy đổi
Cũng có thể viết :
Stha
Sth
S
S
Sth
SthaMthM
..2
).1.(.2
++
+
=
Trong đó :
).(.2
.3
2
1
2
11
2
nmXRR
U
Mth f
+±
=
ω
Với Xnm = X1+X’2 : là điện kháng ngắn mạch
Mth : Mô men tới hạn
1
1
ω
ωω −
=S
nm
th X
RS 2=
SX
S
RR
s
RU
M
nm
f
+
+
=
2
2
,
1
2
,
3
Đồ án tổng hợp hệ điện cơ Svtk: Phạm
Đức Dương
Trường đại học kỹ thuật công nghiệp
- 18 -
a = R1/R2 : Hệ số phụ thuộc sơ đồ nối mạch của động cơ
Sth = R’2/Xnm : hệ số trượt tới hạn
1
1
ω
ωω −
=S : Hệ số trượt .
Từ phương trình đặc tính cơ ta đưa ra các phương pháp điều chỉnh tốc độ
động cơ như sau :
- Thay đổi tần số nguồn cung cấp cho động cơ .
- Thay đổi điện áp U khi tần số f = const .
- Thay đổi điện trở mạch roto .
- Thay đổi công suất trượt ( thay đổi số đôi cực ) .
a. Thay đổi tần số nguồn cung cấp cho động cơ .
- Sức điện động của động cơ được cho bởi công thức sau :
U1 = E = 4,44.W1.f1.Kdq1.ễ = C.f1. ễ => ễ = U1/C.f1 (*)
Giả sử f = fcb = 50Hz , U1 = const.
+ Nếu điều chỉnh f > fcb : Từ (*) ta thấy khi f tăng thì ễ giảm ( vì U =
const) muốn giữ cho mômen không đổi ( M = K. ễ.I2.cosử = const ) thì I2
phải tăng lên I2 > I2đm . Như vậy sẽ làm cho mạch từ non tải và dây quấn
roto quá tải .
+ Nếu điều chỉnh cho f < fcb : Từ (*) ta thấy khi f giảm thì ễ tăng dòng từ
hoá Iỡ tăng mạch từ bão hoà , cosử giảm , tổn hao lớn , nhiệt độ tăng quá
nhiệt độ cho phép .
Do vậy khi điều chỉnh tần số ( dùng bộ biến tần ) người ta thường đi kèm
với việc thay đổi điện áp để giữ cho ễ = const điều này rất phức tạp .
b. Thay đổi điện áp U khi f = const .
Đồ án tổng hợp hệ điện cơ Svtk: Phạm
Đức Dương
Trường đại học kỹ thuật công nghiệp
- 19 -
-Vì mômen động cơ tỉ lệ bình phương điện áp vì vậy khi thay đổi điện áp
đặt vào stato sẽ thay đổi được mômen và thay đổi được tốc độ . Để điều
chỉnh được điện áp phải có bộ biến đổi điện áp xoay chiều ( ĐAXC ) thông
thường không áp dụng điều chỉnh U cho động cơ roto lồng sóc vì Sth của
đặc tính cơ tự nhiên là nhỏ . Với động cơ roto dây quấn khi điều chỉnh điện
áp cần nối thêm Rf mạch roto để mở rộng phạm vi điều chỉnh
Phương pháp điều chỉnh điện áp mạch roto chỉ thích hợp với những truyền
động mà mômen tải là hàm tăng theo tốc độ như quạt gió , bơm li tâm …
c. Thay đổi tốc độ bằng cách điều chỉnh điện trở mạch
rôto .
Ta có thể điều chỉnh trơn điện trở mạch roto bằng các van bán dẫn , ưu thế
là dễ tự động hoá việc điều chỉnh . Điện trở trong mạch roto động cơ được
xác định theo biểu thức .
®c
rf
®axc
n
mmth
rf = 0
rf # 0
n1
mth1mth2
n1
rf # 0
rf = 0
mth m
n
Đồ án tổng hợp hệ điện cơ Svtk: Phạm
Đức Dương
Trường đại học kỹ thuật công nghiệp
- 20 -
Rr = Rrd + Rf .
Trong đó : Rrd : Điện trở mạch dây quấn roto .
Rf : Điện trở ngoài mắc thêm vào mạch roto .
Khi thay đổi điện trở mạch roto thì mômen tới hạn của động cơ không thay
đổi và độ trượt tới hạn tỉ lệ bậc nhất với điện trở .
S = Si.Rr/Rrd
Trong đó : S : Độ trượt khi điện tr