ĐiỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ

BÁO CÁO TRUYỀN ĐỘNG ĐiỆN
Đề tài: ĐiỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ
KHÔNG ĐỒNG BỘ
Cán bộ hướng dẫn
Hồ Minh Nhị
Sinh viên thục hiện
Tô Thành Hữu (1101298)
Mai văn Khải (1101299)
Nguyễn Tấn Tài (1101330)
ĐiỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ
KHÔNG ĐỒNG BỘ
Gồm các nội dung sau:
- Điều khiển vận tốc bằng cách thay đổi số đôi cực.
-
Điều khiển điện áp stato.
-
Điều khiển vận tốc bằng cách thay đổi tần số nguồn áp.
-
Điều khiển vận tốc bằng cách thay đổi điện trở rôto.
-
Điều khiển vận tốc bằng cách thay đổi công suất trượt
trả về nguồn.
- Điều khiển vận tốc bằng cách thay đổi tần số nguồn
dòng điện stato.
1. Điều khiển vận tốc bằng cách
thay đổi số đôi cực
-
Với tần số lưới nguồn cho trước, tần số đồng bộ sẽ tỉ lệ
ngịch với số đôi cực
-
Khi thay đổi số đôi cực p của máy điện không đồng bộ,

tốc độ từ trường quay thay đổi và do đó tốc độ động cơ
rôto cũng biến đổi theo:
)1(
2
s
p
f
−
∏
=
ω
f: tần số
Với: p: số đôi cực
s: hệ số trượt
- Một phương pháp quấn dây đơn giản là sd 2
cuộn stato khác nhau tương ứng với số đôi
cực khác nhau. Tuy nhiên cách này tốn
kém.
- Thực tế: cuộn dây được phân bố trên 2
nhóm cuộn dây và cho phép thay đổi số đôi
cực bởi tỉ số bằng 2.
1. Điều khiển vận tốc bằng cách
thay đổi số đôi cực
•
Mô tả đấu dây cho 1 pha cuộn stato gồm 6
cuộn. Cấu trúc trên tạo nên 6 cực.
1. Điều khiển vận tốc bằng cách
thay đổi số đôi cực
•
Dòng qua cuộn a-b bị đảo chiều như trên tạo

6 cực hoặc 12 cực.
1. Điều khiển vận tốc bằng cách
thay đổi số đôi cực
1. Điều khiển vận tốc bằng cách
thay đổi số đôi cực
=> 3 pha stato ĐC đấu Y hoặc tam giác . Vận tốc
có thể thay đổi trong đk M không đổi, công suất
không đổi hoặc mooment thay đổi.
1. Điều khiển vận tốc bằng cách
thay đổi số đôi cực
-
Ưu điểm:
+ Thiết kế đơn giản, dễ lắp đặt và chi phí thấp, các đặc tính
cơ đều cứng, khả năng điều chỉnh triệt để.
+ Độ chính xác duy trì tốc độ cao và tổn thất trượt khi điều
chỉnh thực tế không đáng kể.
-
Nhược điểm:
+ Có độ tinh kém (nhảy cấp).
+ Dãy điều chỉnh không rộng và kích thước động cơ lớn.
-
Ứng dụng: đa số áp dụng cho động cơ roto lồng sóc,
được sử dụng trong một số máy cắt kim loại, nâng bơm ly
tâm và quạt gió.
1. Điều khiển vận tốc bằng cách
thay đổi số đôi cực
2. Điều khiển điện áp stato.
-
Nguyên lý hoạt động:
+ khi thay đổi điện áp stato của ĐC, đặc tính cơ của ĐC bị

thay đổi và qua đó điều khiển được vận tốc động cơ.
+ Pt đặc tính cơ của động cơ có moment tỉ lệ với bình
phương điện áp:
s
R
XX
s
R
R
U
M
r
r
s
r
s
ms
'
2'2
'
2
)()(
3
+++
=
ω
Với tham số biến thiên là điện áp stato U.
Đặc tính cơ có moment cực trị giảm dần
theo bình phương điện áp stato.
2. Điều khiển điện áp stato.

- Moment cực đại xảy ra tại cùng giá trị s
max
khi U thay đổi
và chỉ phụ thuộc vào sự thay đổi điện trở rôt:
2'
2
'
max
)(
r
ss
r
XXR
R
s
++
=
- Ưu điểm: mạch động lực và điều khiển đơn giản làm
cho các thao tác điều khiển dễ dàng, chi phí vận hành
và sửa chữa thấp.
-
Nhược điểm:
+ Hệ thống không điều chỉnh triệt để.
+ Càng điều chỉnh sâu moment tới hạn và độ trượt tới
hạn càng nhỏ, do đó khả năng mang tải càng kém và
độ ổn định tĩnh và động của hệ càng thấp.
+ Độ chính xác đặt tốc độ kém do độ cứng điều chỉnh cơ
khá nhỏ.
+ Các chỉ tiêu năng lượng đều xấu, hiệu suất giảm rất
nhanh khi giảm tốc độ và hệ số công suất thấp.

- Ứng dụng: phương pháp này được dùng cho cả ĐC
rôto dây quấn và rôto lồng sóc nhưng nó có nhiều
nhược điểm nên không được sử dụng nhiều trong
thực tế. Chỉ áp dụng cho một số tải có moment thay
đổi theo vận tốc như: quạt, máy bơm.
2. Điều khiển điện áp stato.
3. Điều khiển vận tốc bằng cách thay đổi
tần số nguồn áp.
- Tần số của lưới điện quyết định giá trị tốc độ góc của từ
trường quay trong máy điện, do đó bằng cách thay đổi tần
số dòng stato ta có thể điều chỉnh được tốc độ động cơ.
Để thực hiện phương pháp điều chỉnh này ta dùng bộ
nguồn biến tần để cung cấp cho động cơ.
- PT cân bằng điện áp đối với mạch stato của máy điện:
3. Điều khiển vận tốc bằng cách thay đổi
tần số nguồn áp.
- Moment cực đại:
3. Điều khiển vận tốc bằng cách thay đổi
tần số nguồn áp.
2
2max
.









=
f
U
KM
- Với:
)(.8
3
'2
2
r
s
p
LL
P
K
+∏
=
3. Điều khiển vận tốc bằng cách thay đổi
tần số nguồn áp.
-
Trường hợp vận tốc ĐC thấp:
Khi hđ ở f thấp, R
s
không thể bỏ qua so với điện kháng
(X
s
+X
r
’
). Lúc đó để giữ nguyên M

max
ở f thấp, tỉ số U/f
cần thay đổi và có giá trị lớn hơn tỉ số U/f ở chế độ định
mức.
-
Trường hợp vận tốc lớn hơn vận tốc định mức:
+ Điện áp stato đuy trì không đổi bằng giá trị đm
và f được điều khiển tăng lê.
+ ĐC sẽ hđ ở chế độ non kt. Khi đó, để tránh ĐC quá
tải, M ĐC sẽ được điều khiển theo nguyên lý công
suất không đổi.
+ M
max
sẽ giảm khi f tăng.
3. Điều khiển vận tốc bằng cách thay đổi
tần số nguồn áp.
3. Điều khiển vận tốc bằng cách thay đổi
tần số nguồn áp.
- Đặc tính cơ:
M
max
của ĐC hầu
như không thay
đổi khi vận tốc
đồng bộ > và
giảm dần khi f
đồng bộ giảm.
+ Khả năng tạo M của ĐC giảm mạnh ở f làm việc thấp.
Khi w
s

> w
sđm
, động cơ làm việc với điện áp stato không đổi
và tần số thay đổi ( từ thông giảm).
-
Ưu điểm:
+ Điều chỉnh vô cấp tốc độ động cơ.
+ Dãy điều chỉnh tốc độ lớn.
+ Hệ thống điều chỉnh tốc độ dùng biến tần có thể hãm tái
sinh cho nên nguồn xoay chiều này có thể làm việc ở cả
4 góc tọa độ.
-
Nhược điểm: bộ biến tần có giá thành đắt do sử dụng
nhiều linh kiện bán dẫn và mạch điều khiển điện tử.
-
Phạm vi ứng dụng: phụ thuộc nhiều vào yếu tố kinh tế.
Do vậy trong thực tế biến tần được sử dụng trong
trường hợp có nhiều động cơ cùng thay đổi tốc độ theo
1 quy luật chung.
3. Điều khiển vận tốc bằng cách thay đổi
tần số nguồn áp.
4. Điều khiển vận tốc bằng cách
thay đổi điện trở rôto.
-
Nguyên lý điều chỉnh:
Khi thay đổi điện trở mạch roto (bằng cách thay đổi điện
trở phụ R
f
mắc vào roto), dòng điện stato I
1

và do đó
moment động cơ cũng thay đổi dẫn đến tốc độ động
cơ cũng thay đổi.
4. Điều khiển vận tốc bằng cách
thay đổi điện trở rôto.
Ta thấy khi tăng điện trở rôt thì độ trượt tới hạn s
th

tăng và moment tới hạn M
th
không đổi.
4. Điều khiển vận tốc bằng cách
thay đổi điện trở rôto.
-
Ưu điểm:
+ Mạch động lực và điều kiển đơn giản làm cho các thao
tác điều khiển dễ dàng, chi phí vận hành sữa chữa
thấp. + Hạn chế dòng diện mở máy do đó làm tăng
khả năng mở máy cho động cơ.
+ Tự động hóa điều chỉnh tốc đọ dễ dàng
-
Nhược điểm: dãy điều chỉnh tốc độ bé, tổn hoa năng
lượng lớn trên R
f
-
Phạm vi ứng dụng: Điều khiển tốc độ động cơ không
đồng bộ roto dây quấn , làm việc ngắn hạn hay ngắn
hạn lập lại và thích hợp với các hệ thống yêu cầu tốc
độ không cao như cần trục, cầu trục.
5. Điều khiển vận tốc bằng cách thay

đổi công suất trượt trả về nguồn.
-
Trong các động cơ roto dây quấn công suất lớn thì phần công
suất trượt này khá lớn nên không thể lãng phí được, chính vì
vầy nên người ta phải sử dụng sơ đồ nối tầng để giảm tổn thất.
-
Nguyên lý điều chỉnh: Đưa vào
roto một sức điện động E
1
. Sức
điện động phụ này có thể cùng
chiều hoặc ngược chiều với sức
điện động cảm ứng trong mạch
roto E
2
và có tần số bằng tần số
roto. Sức điện động phụ có thể là
xoay chiều hoặc một chiều như sơ
đồ nguyên lý sau:
-
Ưu điểm: chỉ tiêu năng lượng cao do tận dụng được công suất
trượt ở mạch roto.
-
Nhược điểm:
+ Mạch điều khiển và mạch động lực phức tạp dẫn đến chi phí vận
hành và sửa chữa lớn.
+ Phạm vi điều chỉnh tốc độ không lớn lắm và moment của động
cơ giảm khi tốc độ giảm xuống.
-
Phạm vi ứng dụng:

+ Dùng cho động cơ dây quấn có công suất lớn vì khi đó tiết kiệm
điện năng có ý nghĩa lớn.
+ Áp dụng cho các truyền động có số lần khởi động, dừng máy và
đảo chiều ít vì ta thường khởi động bằng phương pháp khác
cho đến khi tốc độ đến vùng làm việc thì mới sử dụng phương
pháp này để điều khiển tốc độ.
5.Điều khiển vận tốc bằng cách thay
đổi công suất trượt trả về nguồn.
•
- Sơ đồ tương đương:
6. ĐiỀU KHIỂN VẬN TỐC BẰNG CÁCH THAY
ĐỔI TẦN SỐ NGUỒN DÒNG ĐiỆN STATO.