thiết kế bộ biến tần truyền thông ba pha điều khiển động cơ, chương 2 doc

Chương 2: Đường đặc tính cơ
Với những giá trị khác nhau của s (0 ≤ s ≤ 1), phương
trình cho những giá trị của M. Đường biều diễn M = f(s) trên trục
tọa độ sOM như hình vẽ 1-4, đó là đường đặc tính cơ của động cơ
điện xoay chiều không đồ
ng bộ ba pha.
Hình 1-3: Đường đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ ba pha
Đường đặc tính cơ có điểm cực trị gọi là điểm tới hạn K. Tại
điểm đó:
dM
0
ds

(1-8)
Giải phương trình ta có:
2
th
2 2
1 nm
'
R
R
s
X


(1-9)
Thay vào phương trình đặc tính cơ ta có:
2
1
th

2 2
o 1 1 nm
3U
M
2 (R
R X )
 

(1-10)
Vì ta
đang xem xét trong giới hạn 0 ≤ s ≤ 1 ( chế độ động cơ
) nên giá trị s
th
và M
th
của đặc tính cơ trên hình ứng với dấu (+).
Đặc tính cơ của động cơ điện
xoay chiều KDB là một đường
cong phức tạp có hai đoạn AK và BK, phân bởi điểm tới hạn K.
Đoạn AK gần thẳng v
à cứng. Trên đoạn này momen động cơ tăng
khi tốc độ giảm và ngược lại. Do vậy động cơ làm việc trên đoạn
này sẽ ổn định. Đoạn BK cong với độ dốc dương. Trên đoạn này
động cơ làm việc không ổn định.
Trên đường đặc tính cơ tự nhiên, điểm B ứng với tốc độ ω = 0 (
s = 1 ) và momen mở máy:
2
1 2
mm
2 2

o 1 2
'
nm
'
R
R )
3U
X
M
(R

 
 



(1-11)
Điểm A ứng với momen cản bằng 0 ( M
c
= 0 ) và tốc độ đồng
bộ:
1
o
2 f
p
 

(1-12)
3. Ảnh hưởng của tần số nguồn f
1

đến đặc tính cơ:
Khi thay đổi f
1
thì theo (1-5) tốc độ đồng bộ ω
o
thay đổi,
đồng thời X
1
, X
2
cũng bị thay đổi ( vì X = 2πfL ), kéo theo sự thay
đổi của cả độ trượt tới hạn s
th
và momen tới hạn M
th
.
Quan h
ệ độ trượt tới hạn theo tần số s
th
= f(f
1
) và momen tới
hạn theo tần số M
th
= f(f
1
) là phức tạp nhưng vì ω
o
và X
1

phụ thuộc
tỷ lệ với tần số f
1
nên có thể từ các biểu thức của s
th
và M
th
rút ra:
th
1
th
2
1
s
1
1
f
M
f









(1-13)
Khi tần số f giảm, độ trượt tới hạn s

th
và momen tới hạn M
th
đều tăng nhưng M
th
tăng nhanh hơn.
Khi giảm tần số f
1
xuống dưới tần số định mức f
1dm
thì tổng
trở của các cuộn dây giảm nên nếu giữ nguyên điện áp cấp cho
động cơ sẽ dẫn đến
dòng điện động cơ tăng mạnh. Vì vậy khi giảm
tần số nguồn xuống dưới giá trị định mức cần phải đồng thời giảm
điện áp cấp cho động cơ theo quan hệ:
1
1
u
const
f
 (1-14)
Như vậy M
th
sẽ giữ không đổi ở vùng f
1
< f
1dm
. Ở vùng f
1

>
f
1dm
thì không thể tăng điện áp nguồn mà giữ U
1
= U
1dm
nên ở vùng
này M
th
sẽ giảm tỉ lệ nghịch với bình phương tần số, đồng thời phải
điều chỉnh điện áp theo quy luật
f c/
t
U
ons
 để giữ cho động cơ
không bị quá tải về công suất.
Hình 1-4: Họ đặc tính cơ khi thay đổi tần số nguồn
Hình 1-5: Đặc tính cơ của động cơ KDB khi thay đổi tần số nguồn
kết hợp với thay đổi điện áp