CÁC PHƯƠNG PHÁP THAY ĐỔI TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ

Sinh viên thực hiện:
Dương Sơn Lộc 1101230
Phạm Quang Tuệ 1101348
Nguyễn Hữu Thọ 1101334
Giáo viên hướng dẫn:
HỒ MINH NHỊ
BÁO CÁO MÔN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN
ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ

Đề Bài
I. Các phương pháp khởi động động cơ không đồng
bộ, ứng dụng trong trường hợp nào, ưu và nhược
điểm.
II. Các cách thay đổi tốc độ động cơ KĐB, áp dụng
trong trường hợp nào, ưu và nhược điểm.
III. Sơ lược về biến tần dùng trong thay đổi tốc độ
- Inverter 1 pha
- Inverter 3 pha Six - step


I. Các phương pháp khởi động
1. Khởi động trực tiếp
Là phương pháp đóng trực tiếp động cơ vào lưới điện.
Ứng dụng: dùng khi nguồn điện có công suất lớn và động
cơ công suất nhỏ (vì động cơ công suất nhỏ có tổng trở lớn
nên dòng điện mở máy nhỏ, thường Imm = (2 – 3)Iđm.
Ưu điểm: mở máy, điều khiển đơn giản, đóng các pha động cơ
trực tiếp vào ba pha nguồn bằng công tắc cơ khí. Không tốn
thiết bị mở máy kèm theo.
Nhược điểm: Dòng điện mở máy lớn gây ảnh hưởng tới động
cơ.

Mô men khởi động chứa thành phần xung khá lớn, do đó có
gây shock cơ học,động cơ khởi động không êm.



Khởi động trực tiếp
Mạch khởi động trực tiếp



Khởi động trực tiếp


2. Khởi động sao – tam giac
Khởi động trực tiếp dạng
tam giác
Us = U
Dòng qua nguồn:
Mô men của động cơ
Khởi động trực tiếp dạng sao
Us = U
Dòng qua nguồn:
Mô men của động cơ
3
2'2'
)()(
3
rsrs
XXRR
U

I
+++
=
∆
'
2'2'
2
)()(
3.3
r
rsrsms
R
XXRR
U
M
+++
=
∆
ω
2'2'
)()(
rsrs
L
XXRR
U
LI
+++
==
ΥΥ
'

2'2'
2
)()(
3
r
rsrsms
R
XXRR
U
M
+++
=
∆
ω


2. Khởi động sao – tam giac
Phương pháp khởi động sao – tam giác được ứng dụng đối
với động cơ đấu tam giac.
Ưu điểm: điện áp giảm , dòng khởi động qua dòng
stato giảm đi
Dòng qua lưới giảm đi 3 lần. Tuy nhiên mômen khởi động
giảm đi 3 lần.
Nhược điểm: Chỉ sử dụng đối với động cơ đấu tam giác.

3
3


3. Khởi động dùng máy biến áp tự ngẫu.

Nếu không sử dụng máy biến áp tự ngẫu
Ta có:
Nếu sử dụng máy biến áp tự ngẫu, điện áp khởi động
Giảm xuống còn n.U, n < 1.
2'2'
)()(
00
rsrs
kdLkd
XXRR
U
II
+++
==
'
2'2'
2
)()(
3
0
r
rsrsms
kd
R
XXRR
U
M
+++
=
ω

3. Khởi động dùng máy biến áp tự ngẫu.
Ta có:
Ukd = n.U
Gỉa sử máy biến áp không tiêu hao công suất và hệ số
công suất phía sơ và thứ cấp bằng nhau:
oo
Lkdkdkd
InInI
==⇒
2'2'
)()(
rsrs
kd
kd
XXRR
U
I
+++
=
o
kdr
rsrs
kd
ms
kd
MnR
XXRR
U

M .
)()(
3
2'
2'2'
2
=
+++
=⇒
ω
o
kdkdLkdkdkdLkd
InInIIUIU 3 3
2
==⇒=


Ta thấy dòng khởi động giam đi nhờ hệ số n (n < 0)
Ưu điểm: mô men mở máy lớn hơn so với phương pháp dùng
điện kháng.
Nhược điểm: thiết bị đắt tiền.
3. Khởi động dùng máy biến áp tự ngẫu.


4. Khởi động dùng cuộn kháng (hoặc điện
trở) phụ mạch stato
Khi không có cuộn kháng phụ
Khi mắc thêm cuộn kháng
phụ
2'2'

)()(
rsrs
kd
XXRR
U
I
+++
=
'
2'2'
2
)()(
3
r
rsrsms
kd
R
XXRR
U
M
+++
=
ω
2'2'
)()(
phrsrs
kd
XXXRR
U
I

++++
=
'
2'2'
2
)()(
3
r
phrsrsms
kd
R
XXXRR
U
M
++++
=
ω
Ưu điểm: thiết bị đơn giản
Nhược điểm: làm giảm nhỏ mômen mở máy.
Ứng dụng:


Hình mô phỏng
4. Khởi động dùng cuộn kháng (hoặc điện
trở) phụ mạch stato


.
4. Khởi động dùng cuộn kháng (hoặc điện
trở) phụ mạch stato

5. Khởi động mềm
Hiện nay khởi động phần mềm là phương pháp hiện đại,
áp dụng cho động cơ công suất vừa và lớn. Điện áp stato
được điều khiển bởi bộ liên tục
Ưu điểm:
- Mô men khởi động thay đổi mềm
- Khống chế được dòng khởi động
- Đáp ứng nhanh khi đóng và ngắt
- Không có vấn đề phát sinh hồ quang
Nhược điểm:
- Mạch công suất sử dụng sử dụng linh kiện bán dẫn nên dẫn
điện không hoàn toàn khi đóng dẫn đến tổn hao nhiệt


5. Khởi động mềm
- Linh kiện bán dẫn ngắt điện không hoàn toàn
không hoàn toàn cách ly khi ngắt điện
⇒


.
5. Khởi động mềm


Phương pháp được áp dụng cho động cơ không đồng bộ
rô tô dây quấn
Dòng khơỉ động giảm
Nhưng momen mở máy lớn

Hạn chế của nó là chỉ áp dụng được đôí với động cơ Rô to
dây quấn, mặt khác khi khơỉ động có thêm điện trở phụ
nên tổn hao năng lượng lúc mở máy lớn.
6. Khởi động dùng cuộn kháng rô to


7.Khởi động part – winding
Điện kháng khởi động stato bằng hai lần giá trị lúc hoạt
động bình thường: Xskd = 2Xs
Khi đó Ta có:
Mô men khởi động
Vậy ta thấy
Dòng khơỉ động giảm
Tuy nhiên mô men mở máy cũng giảm theo.
2'2'
)2()(
rsrs
kd
XXRR
U
I
+++
=
'
2'2'
2
)2()(
3
r
rsrsms

kd
R
XXRR
U
M
+++
=
ω


II.Các cách thay đổi tốc độ
Tốc độ của động cơ không đồng bộ được tính theo công
thức:
n=n_1 (1-s)=60f/p (1-s) vong/min
Dựa vào công thức trên ta có thể thấy các cách thay đổi
tốc độ của động cơ không đồng bộ là:


1. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi
tần số
•
Việc thay đổi tần số f của dòng điện stato thực hiện bằng
bộ biến tần. Do từ thông Φmax tỷ lệ thuận với tỷ số U1/f
nên khi thay đổi tần số người ta mong muốn giữ cho từ
thông Φmax không đổi để mạch từ máy ở trong tình
trạng định mức. Để được như vậy phải điều chỉnh đồng
thời tần số và điện áp, giữ cho tỷ số điện áp U1 và tần
số f không đổi.
•
Việc điều chỉnh tốc độ quay bằng thay đổi tần số thích

hợp khi điều chỉnh cả nhóm động cơ lồng sóc. Việc điều
chỉnh này cho phép thay đổi tốc độ một cách bằng
phẳng trong phạm vi rộng nhưng giá thành khá lớn.


2. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi
số cặp cực
•
Số cặp cực phụ thuộc vào cấu tạo dây quấn. Động cơ
không đồng bộ có cấu tạo dây quấn để thay đổi số cặp
cực được gọi là động cơ không đồng bộ nhiều cấp tốc
độ. Phương pháp này được sử dụng cho các loại roto
lồng sóc.
•
Mặc dù điều chỉnh tốc độ nhảy cấp, nhưng có ưu điểm là
giữ nguyên độ cứng của đặc tính cơ, động cơ nhiều cấp
tốc độ được sử dụng rộng rãi trong các máy luyện kim,
máy tàu thủy,…


3. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi
điện áp stato
•
Phương pháp này chỉ được thực hiện việc giảm điện áp.
Khi giảm điện áp đường đặc tính M = f(s) sẽ thay đổi do
đó hệ số trượt thay đổi, tốc độ động cơ thay đổi.
•
Nhược điểm của phương pháp điều chỉnh tốc độ quay
bằng điện áp là giảm khả năng quá tải của động cơ, dải
điều chỉnh tốc độ hẹp, tăng tổn hao ở dây quấn roto.

Việc điều chỉnh tốc độ bằng thay đổi điện áp được dùng
chủ yếu với các động cơ công suất nhỏ có hệ số trượt
tới hạn sth lớn.


4. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi
điện trở mạch roto của động cơ roto dây
quấn
•
Thay đổi điện trở dây quấn roto bằng cách mắc biến trở
ba pha vào mạch roto.
•
Biến trở điều chỉnh tốc độ phải làm việc lâu dài nên có
kích thước lớn hơn biến trở mở máy. Khi tăng điện trở,
tốc độ quay của động cơ giảm.
•
Nếu momen cản không đổi, dòng roto không đổi, khi
tăng điện trở để giảm tốc độ sẽ tăng tổn hao công suất
trong biến trở, do đó phương pháp này không kinh tế.
Tuy nhiên phương pháp này đơn giản, điều chỉnh trơn
và khoảng điều chỉnh tương đối rộng, được sử dụng để
điều chỉnh tốc độ quay của động cơ công suất cỡ trung
bình.


III. Sơ Lược về biến tần.
Khi sử dụng thiết bị để điều khiển loại đơn giản thì động cơ
không đồng bộ lại tồn tại một số nhược điểm như:
- Dòng điện khởi động lớn, gấp 4-6 lần Iđm của động cơ, thậm
chí còn cao hơn.

-Tốc độ vòng quay của động cơ điện cảm ứng chỉ được điều
khiển theo từng cấp (hữu cấp); thông thường mỗi động cơ chỉ
thay đổi được một trong các dãy tốc độ đồng bộ như: 3.000 –
1.500vg/ph; 1.500 – 1.000vg/ph và 1.000 – 750 vg/ph, trong
khi có những công nghệ sản xuất yêu cầu hệ thống truyền
động cần được điều khiển tốc độ liên tục (vô cấp) theo mô
men và phụ tải thay đổi nên hệ truyền động điện trên không có
khả năng đáp ứng.
- Một số phương pháp khởi khác không phù hợp, cũng như còn
bất cập nhiều vấn đề.


III. Sơ Lược về biến tần.
- Để khắc phục nhược điểm trên ta sử dụng Biến Tần
Biến tần là bộ nguồn bán dẫn điều khiển kết hợp với
động cơ không đồng bộ xoay chiều ba pha để thực hiện
khởi động/dừng và điều chỉnh chính xác số vòng quay
động cơ theo yêu cầu công nghệ. Có nhiều loại biến tần
được thiết kế phù hợp với dãy động cơ công suất từ rất
nhỏ (vài trăm Woat) đến hàng 100 kW.
Thay đổi tốc độ dựa theo nguyên lý
p
f
n
60
=