Tổng quan về động cơ không đồng bộ ba pha

Ch−¬ng I TæNG QUAN VÒ §éNG C¥ KH¤NG §åNG Bé BA PHA Trang 3 I.GIíI THIÖU VÒ §éNG C¥ KH¤NG §éNG Bé BA PHA . So víi tÊt c¶ c¸c ®éng c¬ ®iÖn dïng trong c«ng nghiÖp th× ®éng c¬ kh«ng ®ång bé ®−îc dïng nhiÒu h¬n c¶ vμ chóng ®ang thay thÕ ngμy mét nhiÒu cho c¸c ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu. §Õn nay phÇn lín c¸c cÇn trôc ®−îc trang bÞ ®éng c¬ kh«ng ®ång bé, nhiÒu c¬ cÊu cña m¸y c¾t kim lo¹i, truyÒn ®éng phô cña m¸y c¸n vμ nhiÒu c¬ cÊu kh¸c trong c¸c lÜnh vùc c«ng nghiÖp còng ®ang sö dông ®éng c¬ kh«ng ®ång bé. Tuy nhiªn khi ®iÒu chØnh tèc ®é vμ khèng chÕ c¸c qu¸ tr×nh qu¸ ®é cña ®éng c¬ rÊt khã kh¨n, riªng ®èi víi ®éng c¬ R«to lång sãc cã c¸c chØ tiªu khëi ®éng xÊu h¬n so víi ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu nh−ng ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu th× l¹i sö dông phøc t¹p ®ßi hái ph¶i cã hÖ thèng cung cÊp ®iÖn riªng, khi ho¹t ®éng sÏ g©y ra tia löa ®iÖn... ChÝnh v× nh÷ng ®iÓm yÕu ®ª cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu mμ hiÖn nay xu h−íng nghiªn cøu dïng ®éng c¬ kh«ng ®ång bé ®Ó thay thÕ ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu ngμy cμng ®−îc quan t©m h¬n. Ngμy nay víi sù ph¸t triÓn cña khoa häc kü thuËt, trong ®ª cã sù ph¸t triÓn cña ngμnh c«ng nghÖ chÕ t¹o b¸n dÉn c«ng suÊt vμ c«ng nghÖ ®iÖn tö ®· lμm cho c¸c hÖ truyÒn ®éng cña ®éng c¬ kh«ng ®ång bé cã thÓ khai th¸c hÕt c¸c −u ®iÓm ®Ó c¹nh tranh víi ®éng c¬ ®iÖn mÜt chiÒu. Ph−¬ng tr×nh ®Æt tÝnh c¬: Dßng ®iÖn stato: ⎥⎥ ⎥⎥ ⎦ ⎤ ⎢⎢ ⎢⎢ ⎣ ⎡ ++ ++= nm f JX S 'R RJXR UI 2 1 11 μμ Trong ®ã: Uf: TrÞ hiÖu dông cña ®iÖn ¸p pha stato. Xμ: §iÖn kh¸ng m¹ch tõ hãa. Rμ,R1,R2: §iÖn trÞ t¸c dông cña m¹ch tõ hãa, cña cuén stato, cña r«to quy ®æi vÒ stato. Xnm = X1δ + X'2δ: §iÖn kh¸ng ng¾n m¹ch. X1δ : §iÖn kh¸ng t¶n stato. X'2δ: §iÖn kh¸ng t¶n r«to ®· quy ®æi vÒ stato. S: HÖ sè tr−ît cña ®éng c¬. ( ) 1 1 ω ωω −=S Trang 4 ϖ: Tèc ®é gèc cña ®éng c¬. ϖ1: Tèc ®é ®ång bé. Ph−¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ kh«ng ®ång bé: ⎥⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢⎢ ⎢ ⎣ ⎡ +⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ + = 2 2 2 11 22 13 nm ' ' , f X S R R S R .U M ω Tõ c¸c ph−¬ng tr×nh trªn ta vÏ ®−îc ®−êng ®Æc tÝnh cña ®éng c¬ kh«ng ®ång bé víi c¸c gi¸ trÞ tíi h¹n: )XRR(. U. M nm f th 22 111 2 2 3 +± ±= ω 22 1 2 nm th XR 'R s + ±= ω,S ω1 st Mth TN(Rf = 0) NT(Rf ≠ 0) Mâm M Hçnh 1.1. Âàûc tênh cå cuía âäüng cå khäng âäöng bäü ω = f(M) trong Trang 5 II. KhëI §éng §éng c¬ VÊn ®Ò c¬ b¶n khi më m¸y ®éng c¬ kh«ng ®ång bé lμ ®é lín cña dßng ®iÖn më m¸y. §èi víi ®éng c¬ m«men më m¸y ph¶i lín h¬n m«men c¶n trªn trôc ®éng c¬, m«men më m¸y cμng lín th× thêi gian më m¸y cμng ng¾n. Ngoμi ra ®èi víi l−íi ®iÖn th× dßng më m¸y cμng nhá cμng tèt. Khi më m¸y tèc ®é cña ®éng c¬ t¨ng dÇn nªn ph−¬ng tr×nh chuyÓn ®éng cña ®éng c¬ lμ: Tõ ®ª ta thÊy ®Ó më m¸y nhanh th× J ph¶i nhá vμ M-Mc ph¶i lín, dßng më m¸y ®−îc x¸c ®Þnh nh− sau: dt d JMM c ω=− ( ) ( )221221 1 xxrr U Im +++ = 1. Më m¸y trùc tiÕp: Ph−¬ng ph¸p nμy ®−îc thùc hiÖn b»ng c¸ch nèi ®éng c¬ trùc tiÕp vμo l−íi ®iÖn, nã cã −u ®iÓm lμ ®¬n gi¶n, m«men më m¸y lín, thêi gian më m¸y nhá nh−ng dßng më m¸y lín, nÕu t¶i t¨ng th× thêi gian më m¸y kÐo dμi vμ ®éng c¬ bÞ nãng lªn. Ph−¬ng ph¸p nμy chØ ¸p dông cho c¸c ®éng c¬ cã c«ng suÊt nhá. 2. Më m¸y b»ng c¸ch gi¶m ®iÖn ¸p ®−a vμo ®éng c¬: a. Dïng cuén kh¸ng:(S¬ ®¬ më m¸y nh− h×nh vÏ 1.2a) §Ó më m¸y tr−íc hÕt ta ®ãng cÇu dao D1. Lóc nμy ®éng c¬ ®−îc nèi nèi tiÕp víi cuén kh¸ng vμ ®iÖn ¸p trªn stato gi¶m ®i, trªn d©y quÊn stato cã ®iÖn ¸p: Umin=K.U®m<U®m (K<1) Do vËy dßng më m¸y gi¶m ®i, khi tèc ®é t¨ng lªn ®Õn mét gi¸ trÞ nμo ®ã ta ®ãng cÇu dao D2 ®éng c¬ ®−îc nèi trùc tiÕp vμo l−íi ®iÖn víi U = U®m. Ta gäi dßng ®iÖn vμ m«men më m¸y khi më m¸y trùc tiÕp lμ Imm, Mmm vμ khi më m¸y qua cuén kh¸ng lμ: Imm vμ Mmm Nh− vËy: Imm = K.Imm ; Mmm= K2.Mmm Ph−¬ng ph¸p nμy cã nh−îc ®iÓm lμ m«men më m¸y gi¶m ®i nhiÒu, thõ¬ng më m¸y cho ®éng c¬ cã Mc < M®m. b. Dïng biÕn ¸p tù ngÉu: (S¬ ®å më m¸y nh− h×nh vÏ 1.2b) Khi më m¸y tr−íc hÕt ta ®ãng cÇu dao D1 vμ D3 lóc nμy ®éng c¬ ®−îc cung cÊp ®iÖn ¸p Umm=Kt.U®m<U®m do ®ã dßng më m¸y gi¶m ®i, khi tèc ®é quay ®¹t ®Õn gi¸ trÞ nμo ®ã ta c¾t cÇu dao D3 vμ ®ãng cÇu dao D2 khi nμy ®éng Trang 6 c¬ ®−îc nèi trùc tiÕp vμo l−íi ®iÖn vμ lμm viÖc víi U=U®m Ta cã: Mmm=Kt2 .Mmm ; Imm = Kt.Imm Dßng ®iÖn më m¸y mμ m¸y biÕn ¸p lÊy tõ l−íi ®iÖn lμ: I1= Kt.Imm = Kt2. Imm Nh− vËy dßng më m¸y qua m¸y biÕn ¸p tù ngÉu gi¶m ®i Kt2 lÇn so víi khi më m¸y trùc tiÕp. Ta thÊy dßng ®iÖn khi më m¸y dïng biÕn ¸p tù ngÉu nhá h¬n dïng cuén kh¸ng. 3.§æi nèi Δ sang Y: (S¬ ®å më m¸y nh− h×nh vÏ 1.2c) ÂK D1 D2 ÂK D1 D2 D3 (a ) (b ) D1 ÂK D2 Δ Y (c ) Hçnh 1.2. Caïc så âäö måí maïy âäüng cå khäng âäöng bäü Ph−¬ng ph¸p nμy dïng cho ®éng c¬ khi b×nh th−êng nèi Δ. Khi më m¸y ta Trang 7 3 dmmmf U'U 3 1= ®ãng cÇu dao D2 phÝa Y. Khi më m¸y xong cÇu dao D2 ®−îc ®ãng sang phÝa Δ. §æi nèi sang Y nªn ®iÖn ¸p trªn mçi pha cña ®éng c¬ gi¶m ®i lÇn, do ®ã dßng ®iÖn më m¸y gi¶m, ®iÖn ¸p pha khi më m¸y lμ: 33 2 mmmm mm M )( M 'M == M«men mÞ m¸y: Dßng më m¸y khi nèi Y lμ: 3 mmf mmfmm I .'I'I = NÕu më m¸y trùc tiÕp nèi Δ th×: Do ®ã: mmfmm I.I 3= 33 mmmmf mmfmm II .'I'I == 3 1=tK NghÜa lμ khi ®æi nèi sang th× dßng më m¸y gi¶m ®i 3 lÇn vμ m«men më m¸y còng gi¶m ®i 3 lÇn gièng nh− ta dïng m¸y biÕn ¸p tù ngÉu víi 4. Më m¸y b»ng c¸ch thªm ®iÖn trë phô vμo m¹ch R«tor: Ph−¬ng ph¸p nμy dïng cho c¸c ®éng c¬ r«tor d©y quÊn v× ta cã thÓ ®−a thªm ®iÖn trë phô rf vμo m¹ch r«tor th«ng qua hÖ thèng chæi than vμ vμnh tr−ît. Khi ta thªm ®iÖn trë phô vμo m¹ch r«tor ®Æc tÝnhc¬ dÞch dÇn qua ph¶i. M«men më m¸y (t−¬ng øng víi hÖ sè tr−ît S = 1) t¨ng lªn. Víi gi¸ trÞ x¸c ®Þnh cña rf ta cã ®−îc Mmm = Mmax. Tèc ®é cña ®éng c¬ t¨ng dÇn theo ®−êng 3. Khi S = Sa ta chuyÓn vÞ trÝ con tr−ît sang vÞ trÝ 2. §éng c¬ chuyÓn lμm viÖc ®Õn ®iÓm D vμ tèc ®é ®éng c¬ t¨ng theo ®−êng 2. Khi S = Sb ta dÞch con tr−ît ®Õn vÞ trÝ 1 tèc ®é t¨ng theo ®−êng 1. Cuèi cïng ®éng c¬ lμm viÖc t¹i ®iÓm C víi rf = 0. Ph−¬ng ph¸p nμy cã −u ®iÓm lμ dßng më m¸y nhá, m«men më m¸y lín. 1 2 3 D M D C B 1 2 3 A Trang 8 S SBB B SBA B Hçnh 1 3 Så âäö vaì âàûc tênh måí maïy III.H·M §éNG C¥ 1. H·m t¸i sinh: H·m t¸i sinh cña ®éng c¬ kh«ng ®ång bé x¶y ra khi tèc ®é ω cña r«to lín h¬n tèc ®é ®ång bé ω1. Khi ®ang lμm viÖc ë tr¹ng th¸i ®éng c¬ th× tõ tr−êng quay c¾t qua c¸c thanh dÉn cña d©y quÊn stato vμ r«to theo chiÒu nh− nhau nªn søc ®iÖn ®éng stato E1 vμ søc ®iÖn ®éng r«to E2 trïng pha nhau, cßn khi h·m t¸i sinh E1 vÉn chiÒu nh− cò, cßn søc ®iÖn ®éng E2 cã chiÒu ng−îc l¹i v× khi ®ã ω > ω1 c¸c thanh dÉn R«to c¾t tõ tr−êng quay theo chiÒu ng−îc l¹i. Dßng ®iÖn trong r«to ®−îc tÝnh: Ta thÊy r»ng khi chuyÓn sang h·m t¸i sinh S < 0 nªn chØ cã thμnh phÇn t¸c dông cña dßng ®iÖn r«to ®æi chiÒu, do ®ã m«men ®æi chiÒu, cßn thμnh phÇn ph¶n kh¸ng vÉn gi÷ chiÒu nh− cò, ë tr¹ng th¸i h·m t¸i sinh ®éng c¬ lμm viÖc nh− mét m¸y ph¸t ®iÖn song song víi l−íi, tr¶ c«ng suÊt t¸c dông vÒ l−íi cßn vÉn tiªu thô c«ng suÊt ph¶n kh¸ng. Nh÷ng ®éng c¬ kh«ng ®ång bé ®iÒu chØnh tèc ®é b»ng ph−¬ng ph¸p tÇn sè hoÆc sè ®«i cùc khi gi¶m tèc ®é th× ta cã thÓ thùc hiÖn h·m t¸i sinh. ( ) ( )2222 2 22 2 2 2 2 22 22 2 22 2 2 S.XR S.X.E j S.XR S.R.E S.X.jR E.S S.X.jR E I '' s +−+=+=+= 2. H·m ng−îc: H·m ng−îc cña ®éng c¬ kh«ng ®ång bé cã hai tr−êng hîp: a. H·m ng−îc x¶y ra khi ®éng c¬ ®ang lμm viÖc ta ®ãng vμo m¹ch r«to ®iÖn trë ®ñ lín, víi t¶i thÕ n¨ng ®éng c¬ sÏ lμm viÖc æn ®Þnh t¹i ®iÓm d (h×nh 1.4) ®o¹n cd lμ ®o¹n ®Æc tÝnhh·m ng−îc. ω ω0 a b 0 c MC M d Hçnh 1.4. Âàûc tênh cå b. H·m ng−îc x¶y ra khi ®éng c¬ ®ang lμm viÖc, ta ®æi hai trong ba pha ®iÖn ¸p ®Æt vμo stato, ®éng c¬ sang lμm viÖc trªn ®Æt tÝnh h·m ng−îc bc hoÆc bc. NÕu t¶i cã tÝnh ph¶n kh¸ng hÖ thèng sÏ lμm viÖc æn ®Þnh t¹i d hoÆc Trang 9cuía âäüng cå KÂB khi haîm ngæåüc våïi taíi 1 1 1 >+= ω ω ωSthãú à d. Ta cÇn chó ý r»ng trong c¶ hai tr−êng hîp h·m ng−îc : Nªn dßng ®iÖn R«to cã gi¸ trÞ lín. MÆt kh¸c v× tÇn sè dßng ®iÖn R«to f2 = S.f1 lín, nªn ®iÖn kh¸ng X’2δ lín, do ®ã m«men nhá, v× vËy ®Ó t¨ng c−êng mome h·m vμ h¹n chÕ dßng ®iÖn R«to ta cÇn ®−a thªm ®iÖn trë phô ®ñ lín vμo m¹ch R«to (®èi víi ®éng c¬ cã R«to d©y quÊn), ®iÖn trë nμy cã thÓ x¸c ®Þnh øng víi dßng ®iÖn h·m ban ®Çu t¹i b. 3. H·m ®éng n¨ng: Ph−¬ng ph¸p h·m ®éng n¨ng ®éng c¬ kh«ng ®ång bé ®−îc øng dông réng r·i, nã ®−îc dïng ®Ó dõng nhanh, chÝnh x¸c mét sè m¸y c«ng t¸c. H·m ®éng n¨ng ®éng c¬ kh«ng ®ång bé cã thÓ x¶y ra nÕu R«to ®ang quay, cuén d©y Stato ®−îc c¾t khái l−íi ®iÖn xoay chiÒu ba pha vμ nèi vμo nguån ®iÖn mét chiÒu. Nh− vËy trong Stato h×nh thμnh mét tõ tr−Ýng ®øng yªn, tõ tr−Ýng nμy sÏ g©y ra trong R«to ®ang quay mét søc ®iÖn ®éng c¶m øng vμ t¹o nªn dßng ®iÖn. T¸c dông t−¬ng hç gi÷a tõ th«ng ®øng yªn cña stato víi dßng ®iÖn r«to sinh ra m«men h·m. §éng c¬ gi¶m tèc ®é dÇn vμ ®Õn khi dõng h¼n th× søc ®iÖn ®éng, dßng ®iÖn vμ m«men cña nã sÏ gi¶m vÒ kh«ng. ω b' b ω0 a c MC M c' d' d Hçnh 1.5 Âàûc tênh cå cuía âäüng cå KÂB khi haîm ngæåüc bàòng caïch âaío chiãöu quay Râ rμng lμ khi h·m ®éng n¨ng, ®éng c¬ kh«ng ®ång bé lμm viÖc ë tr¹ng th¸i m¸y ph¸t ®ång bé. FHD Nguäön mäüt chiãöu ISt L HÂN Starto Roto Vaình træåüt Maïy phaït haîm âäüng nàng rKT Trang 10 IV. §IÒU CHØNH TèC §é 1. §iÒu chØnh tèc ®é b»ng c¸ch thay ®æi sè ®«i cùc tõ: Tèc ®é ®éng c¬ kh«ng ®ång bé ®−îc x¸c ®Þnh bëi biÓu thøc: ( )s p fn −= 160 1 Do ®ã ®Ó ®iÒu chØnh tèc ®é cña ®éng c¬ ta cã thÓ dïng ph−¬ng ph¸p thay ®æi sè ®«i cùc cña ®éng c¬ th× tèc ®é ®ång bé sÏ thay ®æi, do ®ã tèc ®é cña r«to sÏ thay ®æi theo. Khi nμy tèc ®é cña ®éng c¬ s¶n xuÊt thay ®æi nh¶y cÊp, th«ng th−êng ®éng c¬ ®−îc chÕ t¹o víi hai cÊp tèc ®é. §Ó thay ®æi sè ®«i cùc cña d©y quÊn stato ng−êi ta hoÆc lμ ®Æt mét d©y quÊn lªn stato vμ thay ®æi c¸ch nèi d©y ®Ó cã sè ®«i cùc kh¸c nhau. CÇn chó ý lμ sè ®«i cùc cña d©y quÊn r«to ph¶i phï hîp víi sè ®«i cùc cña d©y quÊn stato. Nh− vËy khi ®æi nèi d©y quÊn stato ®Ó thay ®æi sè ®«i cùc ®ång thêi ph¶i thay ®æi c¶ d©y quÊn r«to nªn kÕt cÊu ®éng c¬ phøc t¹p. ChÝnh v× lÝ do nμy mμ hÇu hÕt c¸c ®éng c¬ cã nhiÒu cÊp tèc ®é th−êng lμ c¸c ®éng c¬ cã r«to lång sãc. 2. §iÒu chØnh tèc ®é b»ng c¸ch thay ®æi ®iÖn ¸p: Khi biÕn ®æi ®iÖn ¸p ®éng c¬ kh«ng ®ång bé th× m«men tíi h¹n cña nã biÕn ®æi theo, cßn ®é tr−ît tíi h¹n kh«ng ®æi. NÕu m¹ch tõ m¸y ®iÖn kh«ng b·o hßa th× m«men tíi h¹n tØ lÖ víi b×nh ph−¬ng ®iÖn ¸p. ω S ω1 St U2 U1 Uâm M a.Âàûc tênh cå Trang 11 khi âiãöu M b.Âàûc tênhcå khi âiãöu chènh âiãûn tråí âiãûn khaïng ω S ω1 x1f R1f Hçnh 1.7. Âàûc tênh cå cuía âäüng cå khäng âäöng bäü Khi gi¶m ®iÖn ¸p, modun ®é cøng ®Æc tÝnh c¬ gi¶m xuèng. Ngoμi ra, m«men cho phÐp còng gi¶m khi gi¶m tèc ®é (®−êng nÐt ®øt). M«men cho phÐp ®ã ®−îc x¸c ®Þnh theo nh− ®iÒu chØnh tèc ®é b»ng c¸ch biÕn ®æi ®iÖn trë trong m¹ch stato hoÆc biÕn ®æi ®iÖn c¶m trong m¹ch r«to. §Ó t¨ng m«men cho phÐp ë c¸c tèc ®é nhá, ng−êi ta nèi thªm ®iÖn trë phô vμo m¹ch r«to ®éng c¬. C¸c ®Æc tÝnhc¬ trong tr−êng hîp nμy ®−îc vÏ ë h×nh 1.7b. C¸c chØ tiªu n¨ng l−îng khi ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ kh«ng ®ång bé b»ng c¸ch biÕn ®æi ®iÖn ¸p còng gÇn gièng nh− khi ®iÒu chØnh b»ng c¸ch biÕn ®æi ®iÖn trë trong m¹ch stato, nghÜa lμ hiÖu suÊt vμ hÖ sè c«ng suÊt cña thiÕt bÞ sÏ gi¶m xuèng khi gi¶m tèc ®é. Ta cã thÓ dïng nhiÒu thiÕt bÞ kh¸c nhau ®Ó biÕn ®æi ®iÖn ¸p stato nh− lμ: BiÕn ¸p tù ngÉu, ®iÖn kh¸ng b·o hßa, bé ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p b»ng Tirstor §at. Khi dïng biÕn ¸p tù ngÉu, ®iÖn ¸p ®−îc ®iÒu chØnh do thay ®æi hÖ sè biÕn ¸p. Khi cã ®iÖn ¸p vμ ®iÖn trë ®¼ng trÞ cña m¸y biÕn ¸p tù ngÉu ®Òu thay ®æi: §iÖn ¸p cμng gi¶m ®iÖn trë ®¼ng trÞ cμng t¨ng. Khi gi¶m ®iÖn ¸p cña stato nhê biÕn ¸p tù ngÉu biÕn, m«men tíi h¹n vμ ®é tr−ît tíi h¹n ®−îc gi¶m ®ång thêi. C¸c ®Æc tÝnhc¬ trong tr−êng hîp nμy ®−îc tr×nh bμy nh− h×nh vÏ: KC DAT (a) (b) Hçnh 1.8. Så âäö âiãöu chènh âiãûn aïp starto; a) Bàòng maïy biãún aïp tæû ngáùu; b) Bàòng bäü âiãöu chènh Th ristor Trang 12 Tõ c¸c ®Æc tÝnh®ã ta thÊy, khi ®iÖn ¸p gi¶m, ®o¹n ®Æc tÝnhcã ®é cøng ©m bÞ rót ng¾n l¹i. Ngoμi ra, viÖc ®−a c¸c m¹ch håi tiÕp vμo hÖ thèng ®Ó n©ng cao ®é cøng ®Æc tÝnhc¬ trong tr−êng hîp nμy t−¬ng ®èi khã kh¨n. Do ®ã, ph−¬ng ph¸p ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ kh«ng ®ång bé nhê biÕn ¸p tù ngÉu chØ ®−îc thùc hiÖn cho c¸c c¬ cÊu cã phô t¶i qu¹t giã vμ ph¹m vi ®iÒu chØnh tèc ®é kh«ng lín. Khi dïng c¸c van ®iÒu chØnh, ®iÖn ¸p ®éng c¬ ®−îc ®iÒu chØnh b»ng c¸ch biÕn ®æi gãc th«ng chËm α cña c¸c van so víi thêi ®iÓm ®Çu cña n÷a sãng d−¬ng ®iÖn ¸p pha cña l−íi ®iÖn. Khi biÕn ®æi gãc α tõ 0 ®Õn 1500 ®iÖn ¸p ®éng c¬ ®−îc ®iÒu chØnh tõ trÞ sè ®iÖn ¸p l−íi ®iÖn ®Õn 0. ω ω1 M Hçnh 1.9. Âàûc tênh cå khi d ìng biãún 3. §iÒu chØnh c«ng suÊt tr−ît: Trong c¸c tr−êng hîp ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ kh«ng ®ång bé b»ng c¸ch lμm mÒm ®Æc tÝnhvμ ®Ó nguyªn tèc ®é kh«ng t¶i lÝ t−ëng th× c«ng suÊt tr−ît: ΔPS = S.P®t = MC .ω1.S ®−îc tiªu t¸n trªn ®iÖn trë m¹ch r«to. ë c¸c hÖ thèng truyÒn ®éng c«ng suÊt lín, tæn hao nμy lμ ®¸ng kÓ. NÕu ®Ó tiªu t¸n n¨ng l−îng nμy trªn ®iÖn trë mét c¸ch v« Ých th× c¸c chØ tiªu n¨ng l−îng cña truyÒn ®éng ®iÖn sÏ gi¶m thÊp. ViÖc sö dông trùc tiÕp n¨ng l−îng tr−ît cña ®éng c¬ kh«ng ®ång bé lμ rÊt khã v× tÇn sè dßng ®iÖn r«to kh¸c víi tÇn sè l−íi. V× thÕ, ®Ó võa ®iÒu chØnh ®−îc tèc ®é truyÒn ®éng, võa tËn dông ®−îc c«ng suÊt tr−ît, gäi t¾t lμ c¸c s¬ ®å nèi tÇng. H×nh vÏ d−íi ®©y lμ mét trong c¸c s¬ ®å nguyªn lÝ cña thiÕt bÞ nèi tÇng vμ ®Æc tÝnh c¬ ®iÒu chØnh cña nã. Mth M Bäü biãún âäøi ω ω B Hçnh 1.10. Så âäö vaì âàûc tênh cå âäüng cå khäng Trang 13 âäöng bäü khi âiãöu chènh cäng suáút træåüt âäüng cå khäng âäöng ë ®©y, n¨ng l−îng tr−ît cã tÇn sè f2 = S.f1 lÊy tõ vμnh tr−ît cña ®éng c¬ kh«ng ®ång bé ®−îc ®−a ®Õn ®Çu vμo cña bé biÕn ®æi B§. §Çu ra cña B§ cã ®iÖn ¸p vμ tÇn sè b»ng trÞ sè cña l−íi ®iÖn do ®−îc nèi víi l−íi. Tèc ®é cña ®éng c¬ kh«ng ®ång bé r«to d©y quÊn ®−îc ®iÒu chØnh b»ng c¸ch: thay ®æi søc ®iÖn ®éng cña bé B§ nèi víi m¹ch r«to, ta sÏ biÕn ®æi ®−îc dßng ®iÖn trong c¸c d©y quÊn ®éng c¬ vμ do ®ã biÕn ®æi ®−îc m«men vμ tèc ®é ®éng c¬ kh«ng ®ång bé. §Ó cô thÓ h¬n, ta xem s¬ ®å nèi tÇng dïng Thyristor ë h×nh vÏ sau: BAÂK L CL NL Hçnh 1.11. Så âäö âiãöu chènh âiãûn aïp näúi táöng Thyristor Søc ®iÖn ®éng r«to ur ®−îc chØnh l−u thμnh ®iÖn ¸p qua kh¸ng läc L cÊp cho nghÞch l−u phô thuéc NL. §iÖn ¸p AC cña NL cã biªn ®é vμ tÇn sè kh«ng ®æi do ®−îc x¸c ®Þnh bëi ®iÖn ¸p vμ tÇn sè cña l−íi ®iÖn. 4. §iÒu chØnh tÇn sè nguån cÊp cho §KB: Khi ®iÒu chØnh tÇn sè §KB, th−êng kÐo theo ®iÒu chØnh c¶ ®iÖn ¸p, dßng ®iÖn hoÆc tõ th«ng m¹ch stato. Do tÝnh chÊt phøc t¹p cña c¸c qu¸ tr×nh ®iÖn tõ trong ®éng c¬ kh«ng ®ång bé nªn c¸c ph−¬ng tr×nh, biÓu thøc ®· ph©n tÝch kh«ng sö dông trùc tiÕp ®−îc cho tr−êng hîp ®iÒu chØnh tÇn sè. a. LuËt ®iÒu chØnh tÇn sè ®iÖn ¸p theo kh¶ n¨ng qu¸ t¶i: Khi ®iÒu chØnh tÇn sè th× trë kh¸ng, tõ th«ng, dßng ®iÖn... cña ®éng c¬ thay ®æi. §Ó ®¶m b¶o mét sè chØ tiªu ®iÒu chØnh mμ kh«ng lμm ®éng c¬ bÞ qu¸ dßng th× cÇn ph¶i ®iÒu chØnh c¶ ®iÖn ¸p. §èi víi hÖ thèng biÕn tÇn nguån ¸p th−êng cã yªu cÇu gi÷ cho kh¶ n¨ng qu¸ t¶i vÒ m«men lμ kh«ng ®æi trong suèt d¶i ®iÒu chØnh tèc ®é. M«men cùc ®¹i mμ ®éng c¬ sinh ra ®−îc chÝnh lμ m«men tíi h¹n Mth, kh¶ n¨ng qu¸ t¶i vÒ m«men ®−îc quy ®Þnh b»ng hÖ sè qu¸ t¶i m«men λm (λm = Mth/M =const). ω Uâm; fâm M ( ) ω0âm ωâm ω0 ω M Mâm Mth Mthâm M U; f Hçnh 1.12. Âàûc tênh cå âiãöu chènh täúc âäü âäüng cå khäng âäöng bäü theo khaí nàng quaï Trang 14 íi ãö ä NÕu bá qua ®iÖn trë d©y quÊn stato th× cã thÓ tÝnh ®−îc m«men tíi h¹n: 2 0 2 0 2 2 2 2 ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛== ωωσ S m S RS m th U .K U . L.L. L M §iÒu kiÖn gi÷ kh¶ n¨ng qu¸ t¶i vÒ m«men kh«ng ®æi lμ: âm thâmth M M M M M ==λ Tõ trªn ta suy ra: âmâm SâmS M MUU 00 ωω = D¹ng ®Æc tÝnhc¬ thèng kª cña c¸c m¸y s¶n xuÊt cã thÓ viÕt gÇn ®óng: X âm CâmC MM ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛= 0 0 ω ω Khi truyÒn ®éng æn ®Þnh, M = Mc nªn tõ trªn ta cã: 2 1 2 1 0 0 X sâm s X âmâm S f f U U ++ ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛=⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛= ω ω b. LuËt ®iÒu chØnh tõ th«ng: Tõ c¸c quan hÖ tÝnh m«men cã thÓ kÕt luËn r»ng nÕu gi÷ tõ th«ng ψ cña m¸y hoÆc tõ th«ng ψS cña stato kh«ng ®æi th× m«men sÏ kh«ng phô thuéc vμo tÇn sè, vμ m«men tíi h¹n sÏ kh«ng ®æi trong toμn bé d¶i ®iÒu chØnh . NÕu coi R = 0 th× ψ = Us/ ω = U / ω = const. 3 s 0 ®m ®m Khi ë vïng tÇn sè lμm viÖc thÊp mμ sôt ¸p trªn Rs cã thÓ so s¸nh ®−îc sôt ¸p trªn ®iÖn c¶m t¶n m¹ch stato th× ®ång thêi tõ th«ng còng gi¶m ®i vμ do ®ã Mth còng gi¶m ®i. BiÓu thøc quan hÖ gi÷a dßng ®iÖn stato vμ tõ th«ng r«to lμ: ( )21 sr Trong ®ã: Tr = Lr /R . rσ rσ r âm rdm S .TL I ωψ σ+= Trang 15 VËy khi gi÷ biªn ®é tõ th«ng kh«ng ®æi th× vect¬ tõ th«ng r«to lu«n vu«ng pha víi vect¬ dßng ®iÖn r«to vμ do ®ã m«men ®iÖn tõ cña tõ th«ng hoμn toμn tØ lÖ víi biªn ®é dßng ®i NÕu ta gi÷ tÇn sè tr nst th× M«men chØ cßn phô vμo Is m ωs) nh− h×nh 1.14. ω = R / L sao cho ®éng c¬ sinh ra m«men tèi ®a øng víi gi¸ trÞ cho tr−íc trong stato. Ön r«to . IS/ISâm I ωS/ωSâm 0 Hçnh 1.13. Âàûc tênh âiãöu chènh tæì  c. LuËt ®iÒu chØnh tÇn sè tr−ît kh«ng ®æi: thuéc −ît kh«ng ®æi ω5 = co ( )212 rsr T.R ω+ 223 ssm ILM ω= μ kh«ng phô thuéc vμo tÇn sè nguån. §Æc tÝnhM( 2 23 m I L M = 4 srL ω Sth r r Nh− vËy nÕu cø ωs = ωsth = 1/Tr th× M=Mth. Trong tr−êng hîp nμy gäi lμ luËt ®iÒu chØnh cña dßng ®iÖn Trang 16 Trang 17 ω ωB0 B ωBSth B=cons t I BSnB ... I BS3 B I BS2 B I BS1 B M H×nh 1.14. §Æc tÝnh c¬ khi ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ kh«ng ®ång bé víi tÇn sè tr−ît kh«ng ®æi