(TIỂU LUẬN) báo cáo đồ án TRUYỀN ĐỘNG điện tự ĐỘNG đề tài điều CHỈNH tốc độ ĐỘNG cơ KHÔNG ĐỒNG bộ BA PHA BẰNG tần số

Đồ Án Truyền Động Điện Tự Động

GVHD:TS. Trần Quang Thọ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM
KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

BÁO CÁO ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN TỰ ĐỘNG
ĐỀ TÀI:
ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG
BỘ BA PHA BẰNG TẦN SỐ

GVHD: TS. Trần Quang Thọ
SVTH:
Nguyễn Thanh Trọng
Tống Anh Vương

Thành phố Hồ Chí Minh - tháng 05 năm 2020


Đồ Án Truyền Động Điện Tự Động

GVHD:TS. Trần Quang Thọ

LỜI CẢM ƠN
Để có thể hồn thành đề tài này, nhóm sinh viên thực hiện xin chân thành cảm
ơn quý thầy cơ Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh đã hướng dẫn,
truyền đạt kiến thức cho nhóm trong suốt q trình học tập. Đặc biệt, nhóm xin
chân thành cảm ơn Thầy Trần Quang Thọ đã tận tình hướng dẫn và tạo điều kiện
thuận lợi cho nhóm trong suốt thời gian thực hiện đồ án.
Bên cạnh đó, nhóm cũng xin cảm ơn các anh, chị khóa trước cũng như các bạn

sinh viên trong lớp 17142CL4 đã nhiệt tình đóng góp y kiến và chia sẻ kinh nghiệm
trong q trình thực hiện đồ án.
Cuối cùng, du đã cố gắng hoàn thành nhiệm vụ đề tài đặt ra đảm bảo thời hạn
nhưng do kiến thức còn hạn chế nên trong quá trình thực hiện đề tài khơng tránh
khỏi những thiếu sót. Nhóm rất mong nhận được ý kiến đóng góp của q thầy cơ
và các bạn để đồ án được hồn thiện hơn.
Xin chân thành cảm ơn!

Người thực hiện đồ án
Tống Anh Vương
Nguyễn Thanh Trọng


Đồ Án Truyền Động Điện Tự Động

GVHD:TS. Trần Quang Thọ

MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI..............................................................1
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA. 3

2.1. ĐẠI CƯƠNG VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ............................3
2.2. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ..............................................................3
2.2.1. Khái niệm chung............................................................................... 3
2.2.2. Phân loại............................................................................................3
2.2.3. Cấu tạo.............................................................................................. 4
2.2.4. Nguyên lý hoạt động.........................................................................7
2.3. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHƠNG ĐỒNG BỘ BA PHA......8
2.3.1. Phương trình đặc tính cơ...................................................................8
2.3.2. Ảnh hưởng của việc thay đổi tần số nguồn cung cấp stotor đến đặc

tính cơ........................................................................................................11
CHƯƠNG 3: TÌM HIỂU CHUNG VỀ BIẾN TẦN.......................................16
3.1. KHÁI QUÁT VÀ TẦM QUAN TRỌNG CỦA BIẾN TẦN..............16
3.2. PHÂN LOẠI BIẾN TẦN................................................................... 18
3.2.1. Biến tần trực tiếp.............................................................................18
3.2.2. Biến tần gián tiếp............................................................................ 21
3.3. SƠ ĐỒ CẤU TRÚC VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA BIẾN
TẦN............................................................................................................. 25
3.3.1. Sơ đồ cấu trúc của biến tần.............................................................25
3.3.2. Nguyên Lý hoạt động của bộ biến tần............................................ 26
3.3.3. Một số lưu ý khi điều khiển tốc độ động cơ KĐB bằng biến tần. . .27
CHƯƠNG 4: KẾT NỐI BIẾN TẦN ABB ACS150 VỚI ĐỘNG CƠ KHÔNG
ĐỒNG BỘ LỒNG SỐC................................................................................. 30
4.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TẬP ĐOÀN ASEA BROWN BOVERI
(ABB)...........................................................................................................30
4.2. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BIẾN TẦN ABB ACS150 SERIES 3
PHA 220VAC, 380VAC CÔNG SUẤT 0,37 – 4KW...................................30


Đồ Án Truyền Động Điện Tự Động

GVHD:TS. Trần Quang Thọ

4.2.1. Đặc điểm nổi bật............................................................................. 31
4.2.2. Chức năng nổi trội...........................................................................32
4.2.3. Thông số kĩ thuật.............................................................................32
4.2.4. Bảng tóm tắc chức năng và hiển thị trên bảng điều khiển tích hợợ̣p 33

4.3. ỨNG DỤNG BIẾN TẦN ABB – ACS150.........................................35
4.3.1. Khởi động và nhập thông số........................................................... 35

4.3.2. Các phương pháp điều khiển sử dụng biến tần ACS150.................43
KẾT LUẬN.....................................................................................................50


Đồ Án Truyền Động Điện Tự Động

GVHD:TS. Trần Quang Thọ

CHƯƠNG 1: LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Trong những năm gần đây q trình cơng nghiệp hóa hiện đại hóa ngày càng phát
triển mạnh mẽ. Do đó động cơ điện năng đóng vai trò rất quan trọng trong các ngành sản
xuất cũng như đời sống. Vì vậy các loại động cơ điện đượợ̣c chế tạo ngày càng hồn thiện
hơn, trong đó động cơ điện không đồng bộ 3 pha chiếm tỉ lệ lớn trong các ngành công
nghiệp do động cơ không đồng bộ 3 pha có nhiều ưu điểm như việc khởi động dễ dàng,
giá thành rẻ, vận hành êm, kích thước nhỏ gọn, làm việc chắc chắn, đặc tính làm việc tốt,
bảo quản đơn giản, chi phí vận hành và bảo trì thấp. Tuy vậy nó có nhượợ̣c điểm là đặc tính
cơ phi tuyến mạnh, nên trước đây với các phương pháp điều khiển còn đơn giản, loại
động cơ này phải nhường chỗ cho động cơ điện một chiều và không đượợ̣c ứng dụng nhiều.
Nhưng với sự phát triển mạnh của ngành khoa học kĩ thuật ngày nay như ngành kĩ thuật vi
xử lý, điện tử công suất cộng với các lý thuyết điều khiển, truyền động dẫn đến việc động
cơ không đồng bộ 3 pha đượợ̣c ứng dụng rộng rãi trong hệ thống truyền động điều chỉnh
tốc độ của các máy sản xuất, thay thế dần động cơ một chiều. Có nhiều phương pháp điều
chỉnh vận tốc động cơ khơng đồng bộ ba pha như: điều tốc giảm điện áp, điều tốc bộ ly
hợợ̣p trượợ̣t điện từ, điều tốc thay đổi số đơi cực, điều tốc biến tần…Trong đó điều tốc bằng
hệ thống biến tần có hiệu suất cao nhất, chất lượợ̣ng tốt nhất, đượợ̣c sử dụng rộng rãi nhất.
Vì vậy, bản đồ án này nhóm em xin thực hiện đề tài điều khiển tốc độ động cơ không
đồng bộ ba pha bằng tần số.



Ưu điểm của việc kết hợợ̣p biến tần với động cơ không đồng

bộ ba pha: Hiệu suất làm việc của máy tăng cao
Quá trình khởi động và dừng động cơ rất êm dịu nên giúp cho tuổi thọ của động
cơ và các cơ cấu cơ khí dài hơn. Có thể giúp động cơ chạy nhanh hơn, giúp
tăng sản lượợ̣ng đầu ra cho máy, tăng tốc độ cho các quạt thơng gió.
Biến tần thường có hệ thống điện tử bảo vệ quá dòng, bảo vệ cao áp và thấp áp,
tạo ra một hệ thống an toàn khi vận hành. Sử dụng biến tần an toàn, tiện lợợ̣i và
việc bảo dưỡng biến tần cũng ít hơn do vậy đã giảm bớt số nhân công phục vụ
và vận hành máy …
Biến tần giúp tiết kiệm điện năng ở mức tối đa trong quá trình khởi động và vận
hành.
SVTH:Nguyễn Thanh Trọng -Tống Anh Vương

Page 1


Đồ Án Truyền Động Điện Tự Động

GVHD:TS. Trần Quang Thọ

Nhờ nguyên lý làm việc chuyển đổi nghịch lưu qua diode và tụ điện nên hệ số
Cosφ đạt ít nhất là 0.96, công suất phản kháng từ động cơ rất thấp, gần như
đượợ̣c bỏ qua, do đó giảm đượợ̣c dịng đáng kể trong q trình hoạt động, giảm
chi phí trong lắp đặt tủ tụ bù, giảm thiểu hao hụt đường dây.
Ngoài ra, hệ thống máy có thể kết nối với máy tính ở trung tâm. Từ trung tâm
điều khiển nhân viên vận hành có thể thấy đượợ̣c hoạt động của hệ thống và các
thông số vận hành (áp suất, lưu lượợ̣ng, vòng quay, …), trạng thái làm việc cũng
như cho phép điều chỉnh, chuẩn đoán và xử lý các sự cố có thể xảy ra.
Sử dụng biến tần giúp cải tiến công nghệ hiện tại một cách đáng kể

SVTH:Nguyễn Thanh Trọng -Tống Anh Vương

Page 2


Đồ Án Truyền Động Điện Tự Động

GVHD:TS. Trần Quang Thọ

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ
BA PHA
2.1.

ĐẠI CƯƠNG VỀ ĐỘNG CƠ KHƠNG ĐỒNG BỘ
Động cơ khơng đồng bộ là động cơ điện hoạt động với tốc độ quay của Rotor

chậm hơn so với tốc độ quay của từ trường Stator.Ta thường gặp động cơ không đồng
bộ Rotor lồng sóc vì đặc tính hoạt động của nó tốt hơn dạng dây quấn.
Stator đượợ̣c quấn các cuộn dây lệch nhau về không gian (thường là 3 cuộn dây
lệch nhau góc 120°). Khi cấp điện áp 3 pha vào dây quấn, trong lồng Stator xuất hiện

60 f

n=
từ trường Fs quay tròn với tốc độ
số.

p

, với p là số cặp cực của dây quấn Stator, f là tần

Từ trường này móc vòng qua Rotor và gây điện áp cảm ứng trên các thanh dẫn
lồng sóc của rotor. Điện áp này gây dòng điện ngắn mạch chạy trong các thanh dẫn.
Trong miền từ trường do Stator tạo ra, thanh dẫn mang dòng I sẽ chịu tác động của lực
Bio-Savart-Laplace lơi đi. Có thể nói cách khác: dịng điện I gây ra một từ trường Fr
(từ trường cảm ứng của Rotor), tương tác giữa Fr và Fs gây ra moment kéo Rotor
chuyển động theo từ trường quay Fs của Stator.

2.2. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ
2.2.1. Khái niệm chung
Máy điện không đồng bộ là loại máy điện xoay chiều, làm việc theo nguyên lý
cảm biến điện từ có tốc độ quay của rotor n khác với tốc độ quay từ trường.
Máy điện không đồng bộ có hai dây quấn: dây quấn stator (sơ cấp) với lưới
điện tần số không đổi, dây quấn rotor (thứ cấp). Dòng điện trong dây quấn rotor đượợ̣c
sinh ra nhờ sức điện động cảm ứng có tần số phụ thuộc vào rotor, nghĩa là phụ thuộc
vào tải trên trục của máy.

SVTH:Nguyễn Thanh Trọng -Tống Anh Vương

Page 3


Đồ Án Truyền Động Điện Tự Động

GVHD:TS. Trần Quang Thọ

Cũng như các máy điện khác, máy điện không đồng bộ có tính thuận nghịch, có
nghĩa là có thể làm việc ở chế độ động cơ điện hoặc máy phát điện.
2.2.2. Phân loại

Máy điện khơng đồng bộ có nhiều loại đượợ̣c chia theo nhiều cách khác nhau:
- Theo kết cấu của vỏ: máy điện khơng đồng bộ có thể chia theo các kiểu
chính
sau: kiểu kín, kiểu hở, kiểu bảo vệ, kiểu chống nổ…
-

Theo kết cấu rotor: rotor kiểu lồng sóc và rotor kiểu dây quấn.

-

Theo số pha trên dây quấn stator: 1 pha, 2 pha, 3 pha.

2.2.3. Cấu tạo

Hình 2.1: Cấu tạo động cơ KDB

SVTH:Nguyễn Thanh Trọng -Tống Anh Vương

Page 4


Đồ Án Truyền Động Điện Tự Động

GVHD:TS. Trần Quang Thọ

2.2.3.1. Phần tĩnh (stator)

Hình 2.2: Stator
Vỏ máy:
Vỏ máy có tác dụng cố định lõi thép, dây quấn, giữ chặt máy trên kệ và bảo

vệ máy. Thường vỏ máy đượợ̣c làm bằng gang. Đối với máy có cơng suất tương
đối lớn ( 1000kW ) thường dùng thép tấm hàn lại làm thành vỏ máy. Tuỳ theo
cách làm nguội máy mà dạng vỏ cũng khác nhau. Lõi thép:

Lõi thép trong võ máy làm nhiệm vụ dẫn từ. Lõi thép stator hình trụ do các
lá thép kỹ thuật điện đượợ̣c dập rãnh bên trong ghép lại với nhau tạo thành các
rãnh theo hướng trục. Mỗi lá thép kỹ thuật đều đượợ̣c phủ sơn cách điện để giúp
giảm tổn hao do từ trường quay đi qua lõi sắt gây nên. Khi đường kính ngồi lõi
sắt nhỏ hơn 90 mm thì dùng cả tấm trịn ép lại. Khi đường kính ngồi lớn hơn
thì dùng những tấm hình rẻ quạt ghép lại.
Dây quấn:
Dây quấn stator đượợ̣c đặt vào các rãnh của lõi sắt và đượợ̣c cách điện tốt với
lõi sắt. Dây quấn stator gồm 3 cuộn dây đặt lệch nhau 120 0 điện. Dòng xoay
chiều ba pha chạy trong dây quấn stator tạo ra từ trường quay.

SVTH:Nguyễn Thanh Trọng -Tống Anh Vương

Page 5


Đồ Án Truyền Động Điện Tự Động

GVHD:TS. Trần Quang Thọ

2.2.3.2. Phần quay (rotor)

Hình 2.3: Rotor
Lõi thép: lá thép đượợ̣c dùng như stator. Lõi thép đượợ̣c ép trực tiếp lên lõi máy
hoặc lên giá rotor của máy.
Rotor có 2 loại chính : rotor kiểu dây quấn và rotor kiểu lồng sóc.

Rotor dây quấn:
Rotor có dây quấn giống như dây quấn của stator. Dây quấn 3 pha của rotor
thường đấu hình sao còn ba đầu kia đượợ̣c nối vào vành trượợ̣t thường làm bằng
đồng đặt cố định ở một đầu trục và thơng qua chổi than có thể đấu với mạch
điện bên ngồi. Đặc điểm là có thể thơng qua chổi than đưa điện trở phụ hay
suất điện động phụ vào mạch điện rotor để cải thiện tính năng mở máy, điều
chỉnh tốc độ hoặc cải thiện hệ số công suất của máy. Khi máy làm việc bình
thường dây quấn rotor đượợ̣c nối ngắn mạch. Nhượợ̣c điểm so với động cơ rotor
lồng sóc là giá thành cao, khó sử dụng ở mơi trường khắc nghiệt, dễ cháy nổ.
Rotor lồng sóc:
Kết cấu loại dây quấn này rất khác với dây quấn stator. Trong mỗi rãnh của
lõi sắt rotor đặt vào thanh dẫn bằng đồng hay nhôm dài ra khỏi lõi sắt và đượợ̣c

SVTH:Nguyễn Thanh Trọng -Tống Anh Vương

Page 6


Đồ Án Truyền Động Điện Tự Động

GVHD:TS. Trần Quang Thọ

nối tắt lại ở hai đầu bằng hai vành ngắn mạch bằng đồng hay nhôm làm thành
một cái lồng mà người ta quen gọi là lồng sóc.
2.2.3.3. Khe hở khơng khí
Vì rotor là một khối tròn nên khe hở đều. Khe hở trong máy điện không đồng
bộ rất nhỏ (0,2 mm ÷ 1mm). Để hạn chế dịng điện từ hóa lấy từ lưới và như vậy
mới có thể làm cho hệ số công suất của máy cao hơn.
2.2.4. Nguyên lý hoạt động
Như đã biết trong vật lý, khi dòng điện xoay chiều 3 pha vào ba cuộn dây đặt

lệch nhau 1200 trong khơng gian thì từ trường tổng đi qua 3 cuộn dây là từ trường
quay. Nếu trong từ trường quay có đặt các thanh dẫn điện thì từ trường quay sẽ quét
qua các thanh dẫn này và làm xuất hiện 1 sức điện điện cảm ứng trong các thanh dẫn.
Trong động cơ khơng đồng bộ thì phía rotor ( phần cảm ứng sức điện động ) đượợ̣c nối
ngắn mạch làm xuất hiện dòng điện ( ngắn mạch ) trên dây quấn rotor, dịng điện có
chiều xác định theo quy tắc bàn tay phải. Từ trường quay lại tác dụng vào chính dịng
cảm ứng này 1 lực từ có chiều xác định theo quy tắc bàn tay trái và tạo ra 1 moment
làm quay rotor theo chiều quay của từ trường quay.
Muốn cho động cơ làm việc, stator của động cơ cần đượợ̣c cấp dòng điện xoay
chiều. Dòng điện qua dây quấn stator sẽ tạo ra từ trường quay với tốc độ:
60 f

n=

p

trong đó: f- là tần số của nguồn điện
p- là số đôi cực của dây quấn stator
Từ trường quay của stator cảm ứng lên các thanh dây dẫn rotor sức điện động
E2 làm sinh ra dòng điện trong thanh dẫn rotor và làm rotor quay cùng chiều từ trường
quay nhưng với tốc độ quay của rotor n luôn luôn nhỏ hơn tốc độ quay của từ trường
ns: n < ns (chế độ động cơ) nên gọi là động cơ khơng đồng bộ. Dịng điện rotor cũng
cảm ứng lên stator sức điện động E1.
Tốc độ không đồng bộ của rotor n nhỏ hơn tốc độ đồng bộ n s và sự sai lệch này
đượợ̣c đánh giá qua 1 đại lượợ̣ng gọi là hệ số trượợ̣t s:
SVTH:Nguyễn Thanh Trọng -Tống Anh Vương

Page 7

Đồ Án Truyền Động Điện Tự Động

s=

Trong đó: n=ns( 1−s ) hay n=
ω=

Ở

chế độ động cơ, hệ số trượợ̣t s có giá trị 0 ≤ s≤ 1 . ns, ωs là tốc độ từ trường

quay, cũng là tốc độ lớn nhất mà rotor có thế đạt đượợ̣c khi khơng có bất kì lực cản nào.
Tốc độ này gọi là tốc độ đồng bộ hay tốc độ không tải lý tưởng. Tần số lưới điện Việt
Nam là 50Hz và vì p là số nguyên nên tốc độ đồng bộ thường là 3000, 1500, 1000,
750, 600, 500…(vòng/phút).
Dòng điện cảm ứng trong cuộn dây rotor cũng là dòng xoay chiều với tần số
xác định qua tốc độ tương đối của rotor khi từ trường quay:
f 2=

2.3. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHƠNG ĐỒNG BỘ BA PHA
2.3.1. Phương trình đặc tính cơ
Khi coi 3 pha động cơ là đối xứng, đượợ̣c cấp nguồn bởi nguồn xoay chiều hình
sin 3 pha đối xứng và mạch từ động cơ khơng bão hịa thì có thể xem xét động cơ qua
sơ đồ thay thế 1 pha. Đó là sơ đồ điện 1 pha phía stator với các đại lượợ̣ng điện ở mạch
rotor đã đượợ̣c quy đổi về stator.

Hình 2.4: Sơ đồ thay thế 1 pha ĐCKĐB
Trong đó:

SVTH:Nguyễn Thanh Trọng -Tống Anh Vương

Page 8


Đồ Án Truyền Động Điện Tự Động

GVHD:TS. Trần Quang Thọ

U1f là trị số hiệu dụng của điện áp pha stator (V)
Io, I1, I2 là các dịng mạch từ hóa, dịng stator, dòng rotor đã quy về stator (A)
X1, X2, Xm là điện kháng stator, điện kháng rotor đã quy về stator, điện kháng
mạch từ (Ω)
R1, R2, Rm là điện trở stator, điện trở rotor đã quy về stator, điện trở mạch từ (Ω)
s là hệ số trượợ̣t của động cơ
Khi cuộn dây stator đượợ̣c cấp với điện áp định mức U 1ph.đm trên 1 pha mà rotor khơng
quay thì mỗi pha của cuộn dây rotor sẽ xuất hiện 1 sức điện động cảm ứng E 2ph.đm theo
nguyên lý của máy biến áp. Hệ số quy đổi sức điện động là:

K=
E

E
1 ph .dm

E2

(2-5)

ph .dm

Từ đó ta có hệ số quy đổi dòng điện:

1

KI =

(2-6)

KE

Và hệ số quy đổi trở kháng:
K R=K X=

Với các hệ số quy đổi này, các đại lượợ̣ng ở rotor đượợ̣c quy đổi về phía stator theo cách
sau:
Dịng điện

:

(2-8)

I’2 = KI.I2

(2-9)

Điện kháng : X’2 = KX.X2
Điện trở :

(2-10)

R’2 = KR.R2

Dòng điện stator:

(2-11)
I =U
1

1f

[

Dòng điện rotor quy đổi về stator đượợ̣c tính từ sơ đồ thay thế:
SVTH:Nguyễn Thanh Trọng -Tống Anh Vương

Page 9


Đồ Án Truyền Động Điện Tự Động

I’2 =
Khi động cơ hoạt động , công suất điện từ P 12 chuyển từ stator sang rotor thành công
suất cơ Pcơ đưa ra trên trục động cơ và công suất nhiệt ∆P2 đốt nóng cuộn dây:
P12 = Mđt.ω0
Nếu bở qua tổn thất phụ thì có thể xem moment điện từ M đt của động cơ bằng momen
cơ Mcơ:

Và:

Trong đó: Pcơ = M.ω là cơn

∆P2 = 3.I’22.R’2
Suy ra :

M.ω0 =

Thay vào phương trình tính moment ta đượợ̣c:

M

Trong đó: Xeq = X1 + X’2 là điện kháng ngắn mạch.
Phương trình trên biểu thị mối quan hệ M = f(s) = f[s(ω)] gọi là phương trình
đặc tính cơ của động cơ khơng đồng bộ ba pha. Nếu biểu diễn đặc tính cơ trên đồ thị
sẽ là đường cong như hình 5. Có thể xác định các điểm cực trị của đường cong đó
bằng cách cho đạo hàm
moment tới hạn Mth tại các điểm cực trị:

sth=±


SVTH:Nguyễn Thanh Trọng -Tống Anh Vương

Page 10


Đồ Án Truyền Động Điện Tự Động

M th=±

Phương trình đặc tính cơ của động cơ khơng đồng bộ 3 pha có thể biểu diễn theo closs:

M=

Trong đó: a=

R1

'

R2

Hình 2.5: Đặc tính cơ của động cơ khơng đồng bộ
Vì đang xem ở chế độ động cơ nên nên giá trị Mth và sth trên đặc tính cơ chỉ có dấu +
2.3.2. Ảnh hưởng của việc thay đổi tần số nguồn cung cấp stator đến đặc tính cơ.
Phương trình đặc tính cơ cho ta thấy đặc tính cơ của động cơ khơng đồng bộ
chịu ảnh hưởng của nhiều thông số điện: điện áp lưới U 1ph, điện trở mạch rotor R’2,
điện trở và điện kháng stator R1, X1, số đôi cực p và tần số lưới. Ở đây chỉ đề cập đến
ảnh hưởng của tần số lưới đến đặc tính cơ động cơ khơng đồng bộ 3 pha.
Khi f thay đổi thì các thông số sau thay đổi: tốc độ đồng bộ, độ trượợ̣t giới hạn,
moment tới hạn. Phương pháp này có nhượợ̣c điểm: khi ở vùng tần số thấp làm động cơ
q dịng, cịn ở vùng tần số cao có thể làm động cơ bị suy giảm moment.

2 M th (1+
S


SVTH:Nguyễn Thanh Trọng -Tống Anh Vương

Page 11

Đồ Án Truyền Động Điện Tự Động

GVHD:TS. Trần Quang Thọ

Khi thay đổi f1 thì tốc đơ đồng bộ ω0 sẽ thay đổi, đồng thời X1, X2 cũng bị thay
đổi (X = 2π.f.L) kéo theo sự thay đổi cả độ trượợ̣t tới hạn sth và moment tới hạn Mth.
Hình 2.6: Đặc tính khi thay đổi tần số

Ta nhận thấy khi thay đổi tần số f1, nếu bỏ qua điện trở dây quấn stator R1 = 0 thì Mth
là:
(2-21)

M th=

Mặt khác:

2 π. f

1

p

ω0 =

(2-22)

Xeq = X1 + X’2 = ω1.L1 + ω1.L’2
= ω1.(L1 + L’2) = ω1.Leq

(2-23)

Thay vào phương trình Mth ta có:
(2-24)

(2-25)
Đặt:

SVTH:Nguyễn Thanh Trọng -Tống Anh Vương

Page 12


Đồ Án Truyền Động Điện Tự Động

GVHD:TS. Trần Quang Thọ
2

U

Suy ra:

f

Mth = A.

2

1 ph

(2-26)

1

Biểu thức trên cho ta thấy rằng khi tăng tần số nguồn mà vẫn giữ nguyên U 1ph
thì moment tới hạn giảm rất nhiều. Do đó khi thay đổi tần số nguồn thì đồng thời phải
thay đổi U1ph theo các quy luật nhất định đảm bảo sự làm việc tương ứng của động cơ
với nhiều loại tải khác nhau . Nghĩa là tỷ số giữa moment cực đại và moment phụ tải
đối với các dạng đặc tính cơ là hằng số:

M
λ=
2

U

Từ biểu thức Mth = A.

f

2

M

th

c

= const

1 ph

ta có:

1

λ

=A
M

Với Mc là đặc tính cơ của tải, biểu thức thực nghiệm mang tính tổng quát của M c như
sau:

(n)
n

Mc = Mco + ( Mcđm – Mco).

x

đm

(2-29)

Khi xem Mco ≈ 0 thì biểu thức trên sẽ là:

(

(2-30)

Mc = Mcđm

Thay vào ta có:
(2-31)

Với: Mc
Mco
Mcđm là moment cản cảu tải đối với trục quay khi n = nđm.


SVTH:Nguyễn Thanh Trọng -Tống Anh Vương

Page 13


Đồ Án Truyền Động Điện Tự Động

GVHD:TS. Trần Quang Thọ

x là số mũ đặc trưng mơ tả đặc tính cơ của tải khác nhau.
Như vậy muốn điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ bằng cách thay đổi
tần số ta phải có bộ nguồn xoay chiều có khả năng điều chỉnh tần số điện áp đồng thời
theo các quy luật sau:

U1
-

f

=const

1

, ứng với Mc = Mcđm = const (x = 0) như hệ thống nâng hạ, thang máy…

U
=const
-

√f 3

, ứng với Mc = a+bn (x = 1) như

U1
=const

-

f

1

2

, ứng với dạng đặc tính Mc = a+bn

U1
=const

-

√f 1

, ứng với dạng đặc tính Mc = a+b

kim loại…

Hình 2.7-2.8: Các dạng đặc tính cơ của ĐCKĐB khi thay đổi tần số theo quy luật điều
chỉnh U và f


SVTH:Nguyễn Thanh Trọng -Tống Anh Vương

Page 14


Đồ Án Truyền Động Điện Tự Động

GVHD:TS. Trần Quang Thọ

Hình 2.9-2.10: Các dạng đặc tính cơ của ĐCKĐB khi thay đổi tần số
theo quy luật điều chỉnh U và f

SVTH:Nguyễn Thanh Trọng -Tống Anh Vương

Page 15


Đồ Án Truyền Động Điện Tự Động

GVHD:TS. Trần Quang Thọ

CHƯƠNG 3: TÌM HIỂU CHUNG VỀ BIẾN TẦN
3.1.KHÁI QUÁT VÀ TẦM QUAN TRỌNG CỦA BIẾN TẦN
Với sự phát triển như vũ bão về chủng loại và số lượợ̣ng của các bộ biến tần, ngày
càng có nhiều thiết bị điện - điện tử sử dụng các bộ biến tần, trong đó một bộ phận
đáng kể sử dụng biến tần phải kể đến chính là bộ biến tần điều khiển tốc độ động cơ
điện.
Trong thực tế có rất nhiều hoạt động trong cơng nghiệp có liên quan đến tốc độ
động cơ điện. Đơi lúc có thể xem sự ổn định của tốc độ động cơ mang yếu tố sống còn
của chất lượợ̣ng sản phẩm, sự ổn định của hệ thống… Ví dụ: máy ép nhựa làm đế giầy,
cán thép, hệ thống tự động pha trộn nguyên liệu, máy ly tâm định hình khi đúc…Vì
thế, việc điều khiển và ổn định tốc độ động cơ đượợ̣c xem như vấn đề chính yếu của các
hệ thống điều khiển trong công nghiệp.
Điều chỉnh tốc độ động cơ là dùng các biện pháp nhân tạo để thay đổi các thông số
nguồn như điện áp hay các thông số mạch như điện trở phụ, thay đổi từ thông …
Từ đó tạo ra các đặc tính cơ mới để có những tốc độ làm việc mới phù hợợ̣p với yêu
cầu của phụ tải cơ. Có hai phương pháp để điều chỉnh tốc độ động cơ:
Biến đổi các thông số của bộ phận cơ khí tức là biến đổi tỷ số truyền
chuyển tiếp từ trục động cơ đến cơ cấu máy sản xuất.
Biến đổi tốc độ góc của động cơ điện. Phương pháp này làm giảm tính phức
tạp của cơ cấu và cải thiện đượợ̣c đặc tính điều chỉnh, đặc biệt linh hoạt khi ứng
dụng các hệ thống điều khiển bằng điện tử.
Vì vậy, bộ biến tần đượợ̣c sử dụng để điều khiển tốc độ động cơ theo phương pháp này.
Biến tần là thiết bị làm thay đổi tần số dòng điện đặt lên cuộn dây bên trong động
cơ và thơng qua đó có thể điều khiển tốc độ động cơ một cách vô cấp, không cần dùng
đến các hộp số cơ khí. Biến tần sử dụng các linh kiện bán dẫn để đóng ngắt tuần tự
dịng điện đặt vào các cuộn dây của động cơ để làm sinh ra từ trường xoay làm quay
động cơ.

Khảo sát cho thấy:

SVTH:Nguyễn Thanh Trọng -Tống Anh Vương

Page 16