ĐỀ TÀI: Thiết kế chế tạo hệ thống điều khiển mở máy động cơ không đồng bộ ba pha roto dây quấn

Chia sẻ: Vu Thanh Tam Tam | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:62

Thêm vào BST

Báo xấu

192
lượt xem 70
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Sự phát triển của khoa học- công nghệ đã làm cho hệ thống điều khiển trong công nghiệp và đời sống phát triển. Do đó đã nâng cao năng suất lao động và hạn chế sức lao động của con ng¬ười. Cùng với nó hệ thống tự động hoá quá trình sản xuất ngày càng đ¬ược sử dụng, ứng dụng rất rộng rãi trong các nhà máy xí nghiệp.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: ĐỀ TÀI: Thiết kế chế tạo hệ thống điều khiển mở máy động cơ không đồng bộ ba pha roto dây quấn

ĐỒ ÁN HỌC PHẦN Đề Tài: Thiết kế chế tạo hệ thống điều khiển mở máy động cơ không đồng bộ ba pha roto dây quấn GVHD: LÊ THỊ MINH TÂM SVTH: VŨ THÀNH TÂM LÊ SỸ THÀNH TRẦN VĂN TẠ
LỜI NÓI ĐẦU Sự phát triển của khoa học- công nghệ đã làm cho hệ thống điều khiển trong công nghiệp và đời sống phát triển. Do đó đã nâng cao năng suất lao động và hạn chế sức lao động của con người. Cùng với nó hệ thống tự động hoá quá trình sản xuất ngày càng được sử dụng, ứng dụng rất rộng rãi trong các nhà máy xí nghiệp. Trong các loại máy điện, máy điện không đồng bộ do kết cấu đơn giản, làm việc chắc chắn, sử dụng và bảo quản thuận tiện , giá thành hạ nên được sử dụng rộng rãi trong nền kinh tế quốc dân. Trong công nghiệp thường dùng máy điện không đồng bộ làm nguồn động lực cho máy cán thép loại vừa và nhỏ, cho các máy công cụ ở nhà máy công nghiệp nhẹ…Trong hầm lò dùng làm máy tời hay quạt gió. Trong nông nghiệp dùng làm máy bơm hay máy gia công nông sản... Thiết kế chế tạo hệ thống mở máy và hãm động cơ điện không đồng bộ xoay chiều ba pha rôto dây quấn là một đề tài quan trọng và cần thiết đối với sinh viên chuyên ngành tự động hóa.Vì qua đồ án sinh viên được tìm hiểu kĩ hơn về quá trình tính toán, các thông số, chỉ tiêu của loại động cơ vô cùng thông dụng này. Và em là một trong số những sinh viên nhận đề tài:“thiết kế chế tạo hệ thống điều khiển mở máy động cơ không đồng bộ ba pha roto dây quấn “ Nội dung đồ án nay gồm 4 chương: Chương 1:Khái quát về đông cơ không đồng bộ ba pha Chương 2:Các phương pháp điều khiển quá trình mớ máy động cơ không đồng ba rôto dây quấn Chương 3:phương pháp mở máy và hãm động cơ điện không đồng bọ ba pha roto dây quấn. Chương 4: phân tích lựa chọn thiết bị
Ch−¬ng 1 kh¸i qu¸t vÒ ®éng c¬ kh«ng ®ång bé xoay chiÒu ba pha 1.1. Giới thiệu chung về động cơ không đồng bộ Động cơ không đồng bộ là máy điện xoay chiều, có tốc độ roto khác tốc độ stato. Từ trường quay có thể là một pha, hai pha, hoặc ba pha, tùy thuộc vào cấu tạo dây quấn. Ở stato là một pha, hai pha, hoặc ba pha. Theo cấu tạo dây quấn roto động cơ không đồng bộ được chia làm hai loại: roto lồng sóc và rôt dây quấn. Động cơ không đồng bộ lồng sóc có cấu tạo đơn giản, vận hành và bảo quản dễ dàng, độ tin cậy cao, giá thành rẻ, nên được áp dụng rộng rãi trong thực tế. Động cơ không đồng bộ roto dây quấn có cấu tạo phức tạp vận hành và bảo quản khó hơn, độ tin cậy kém hơn, giá thành cao nhưng có ưu điểm là có thể đưa điện trở phụ ở ngoài vào để cải thiện tính năng mở máy và điều chỉnh tốc độ. Do đó nó không được sử dụng cho những nơi nào có cầu dao về mở máy và điều chỉnh tốc độ mà động cơ lồng sóc không đáp ứng được. Tuy nhiên động cơ không đồng bộ có nhược điểm là điều chỉnh tốc độ và khống chế các quá trình quá độ khó khăn riêng với động cơ roto lồng sóc các chỉ tiêu không đồng bộ. 1.2. CÊu t¹o a) CÊu t¹o phÇn tÜnh (stato): Gåm cã vá m¸y,lâi thÐp vμ d©y quÊn. Vá m¸y: Th−êng lμm b»ng gang. §èi víi m¸y cã c«ng suÊt lín (1000 kw), th−êng dïng thÐp tÊm hμn l¹i lμm vá. Vá m¸y cã t¸c dông cè ®Þnh vμ kh«ng dïng ®Ó dÉn tõ. Hai ®Çu vá cã l¾p m¸y æ trôc ®ì. Vá vμ l¾p cßn dïng ®Ó b¶o vÖ m¸y. Lâi thÐp: §−îc lμm b»ng c¸c l¸ thÐp kü thËt ®iÖn dÇy 0,35 mm ®Õn 0,5 mm ghÐp l¹i t¹o thμnh khèi h×nh trô rçng. Lâi thÐp lμ phÇn dÉn tõ. V× tõ tr−êng ®i qua lâi thÐp lμ tõ tr−êng xoay chiÒu , nh»m gi¶m tæn hao do dßng ®iÖn xo¸y g©y lªn mçi l¸ thÐp kü thuËt ®iÖn ®Òu cã phñ líp s¬n c¸ch ®iÖn. MÆt trong cña lâi thÐp cã xÎ r·nh ®Ó ®Æt d©y quÊn. Lâi thÐp ®−îc Ðp vμo trong vá m¸y.
H×nh1.1: CÊu t¹o stato D©y quÊn: D©y quÊn stato lμm b»ng d©y dÉn bäc c¸ch ®iÖn(d©y ®iÖn tõ). Th−êng lμm b»ng d©y ®ång ®−îc ®Æt trong c¸c r·nh cña lâi thÐp stato vμ c¸ch ®iÖn tèt víi lâi thÐp. D©y quÊn stato cã 3 cuén d©y ®Æt lÖch nhau 1200 ®iÖn dßng ®iÖn xoay chiÒu 3 pha ch¹y trong 3 pha d©y quÊn stato sÏ t¹o ra tõ tr−êng quay. b) CÊu t¹o phÇn quay(r«to): Gåm trôc, lâi thÐp vμ d©y quÊn. Trôc: Lμm b»ng thÐp h×nh trô trßn cè ®Þnh ®Ó ®ì lâi thÐp r«to. Lâi thÐp: Gåm c¸c l¸ thÐp kü thuËt ®iÖn ghÐp l¹i gièng nh− ë lâi thÐp stato.Lâi thÐp ®−îc Ðp trùc tiÕp trªn trôc bªn ngoμi lâi thÐp cã xÎ r·nh däc theo h−íng trôc ®Ó ®Æt d©y quÊn. D©y quÊn r«to: Gåm hai lo¹i: R«to d©y quÊn vμ r«to kiÓu lång sãc. - R«to kiÓu d©y quÊn: D©y quÊn r«to gièng nh− d©y quÊn stato vμ sè cùc b»ng sè cùc stato .C¸c ®éng c¬ c«ng suÊt trung b×nh trë lªn th−êng dïng d©y quÊn sãng kiÓu hai líp ®Ó gi¶m ®−îc nh÷ng ®Çu nèi vμ kÕt cÊu d©y quÊn r«to chÆt chÏ h¬n. C¸c ®éng c¬ c«ng suÊt nhá th−êng dïng d©y quÊn ®ång t©m mét líp .D©y quÊn ba pha cña roto th−êng ®Êu h×nh Y, ba ®Çu kia nèi vμo ba vμnh tr−ît b»ng ®ång cè ®Þnh ë ®Çu trôc th«ng qua chæi than vμ vμnh tr−ît, ®−a ®iÖn trë phô vμo m¹ch r«to nh»m c¶i thiÖn tÝnh n¨ng më m¸y vμ ®iÒu chØnh tèc ®é. - R«to kiÓu lång sãc: Lo¹i d©y quÊn nμy kh¸c víi lo¹i d©y quÊn stato. Mçi r·nh cña lâi thÐp ®−îc ®Æt mét thanh dÉn b»ng ®ång hoÆc nh«m vμ ®−îc nèi t¾t l¹i ë hai ®Çu b»ng hai vßng ng¾n m¹ch ®ång hoÆc nh«m lμm thμnh mét c¸i lång, ng−êi ta gäi ®ã lμ lång sãc. D©y quÊn kiÓu r«to lång sãc kh«ng cÇn c¸ch ®iÖn víi lâi thÐp.
Víi lo¹i r«to kiÓu lång sãc th× ®éng c¬ kh«ng ®ång bé ba pha kiÓu lång sãc ®−îc kÝ hiÖu : H×nh 1.2: CÊu t¹o r«to c) Khe hë : Khe hë trong ®éng c¬ kh«ng ®éng bé rÊt nhá tõ 0.2mm ®Õn 1 mm do ®ã d©y quÊn r«to lμ mét khèi trßn ®Òu. 1.3. Các lượng định mức Máy điện không đồng bộ có các trị số định mức đặc trưng cho điều kiện kỹ thuật mở máy. Các chỉ số này do nhà máy thiết kế, ché tạo quy định và được ghi trên nhã máy. Vì máy điện không đồng bộ chủ yếu làm việc ở chế độ động cơ điện nên trên nhãn máy ghi các trị số định mức của động cơ điện. Khi tải định mức các trị số đó thường bao gồm: công suất định mức ở trên đầu trục Pđm (kW hay W), dòng điện dây định mức Idm (A), điện áp dây định mức Udm (V), cách đấu dây (Y hay Δ) tốc độ quay định mức nđm ( vg/ph ), hiệu suất định mức ηđm và hệ số công suất định mức cosϕđm,… 1.4. Công dụng của máy điện không đồng bộ Máy điện không đồng bộ là loại máy điện xoay chiều chủ yếu làm động cơ điện. Do kết cấu đơn giản, làm việc chắc chắn, hiệu quả cao, giá thành hạ nên động cơ không đồng bộ là loại máy được dùng rộng rai nhất trong các ngành kinh tế quốc dân với công suất từ vài chục đến hàng nghìn kW. Trong công nghiệp thường dùng máy điện không đồng bộ làm nguồn động cho máy cán thep loại vừa và nhỏ, động lực cho các máy công cụ ở các nhà máy công nghiệp nặng v.v...trong hầm mỏ dùng làm máy tời hoặc quạt gió. Trong nông nghiệp dùng để
làm máy bơm hoắc máy gia công nông sản phẩm. Trong dời sống hàng ngày máy điện không đồng bộ cũng dần dần chiếm vị trí quan trọng: quạt gió, máy quang điện, động cơ trong tủ lạnh. Tóm lại theo sự phát triển của nền sản xuất điện khí hóa, tự động hóa và sinh hoạt hàng ngày, phạm vi ứng dụng của máy điện không đồng bộ ngày càng rộng rãi. Tuy vậy máy điện không đồng bộ có những nhược điểm sau: cosϕ của máy thường không cao và đặc tính điều chỉnh tốc độ không tốt nên được ứng dụng của máy điện không đồng bộ có phần bị hạn chế. Máy điện không động bộ có thể dùng làm máy phát điện nhưng đặc tính không tốt so với máy phát điện đồng bộ nên chỉ trong một số trường hợp nào đó cấp nguồn điện phụ tạm thời thì nó cũng có một ý nghĩa quan trọng. 1.5 . §Æc ®iÓm cña ®éng c¬ kh«ng ®ång bé - CÊu t¹o ®¬n gi¶n - Gi¶i c«ng suÊt réng tõ nhá cho ®Õn trung b×nh vμ lín - §Êu trùc tiÕp ®−îc vμo l−íi ®iÖn xoay chiÒu ba pha - Tèc ®é quay cña r«to nhá h¬n tèc ®é tõ tr−êng quay cña stato n
§Ó minh ho¹, trªn h×nh 1.3 tõ tr−êng quay tèc ®é n1 chiÒu søc ®iÖn ®éng vμ dßng ®iÖn c¶m øng trong thanh dÉn r«to, chiÒu c¸c lùc ®iÖn tõ F®t H×nh 1.3: Qu¸ trình tạo mômen của đông cơ không đồng bộ Khi x¸c ®Þnh chiÒu søc ®iÖn ®éng c¶m øng theo quy t¾c bμn tay ph¶i, ta c¨n cø vμo chiÒu chuyÓn ®éng t−¬ng ®èi cña thanh dÉn víi tõ tr−êng. NÕu coi tõ tr−êng ®øng yªn, th× chiÒu chuyÓn ®éng t−¬ng ®èi cña thanh dÉn ng−îc chiÒu n1, tõ ®ã ta ¸p dông bμn tay ph¶i, x¸c ®Þnh chiÒu søc ®iÖn ®éng nh− h×nh vÏ (dÊu chØ chiÒu ®i tõ ngoμi vμo trang giÊy ). ChiÒu ®iÖn tõ x¸c ®Þnh theo quy t¾c bμn tay tr¸i trïng víi chiÒu quay n1. Tèc ®é n cña m¸y nhá h¬n tèc ®é tõ tr−êng quay n1 v× nÕu tèc ®é b»ng nhau th× kh«ng cã sù chuyÓn ®éng t−¬ng ®èi trong d©y quÊn r«to kh«ng cã søc ®iÖn ®éng vμ dßng ®iÖn c¶m øng, lùc ®iÖn tõ b»ng kh«ng. NÕu tèc ®é tõ tr−êng quay lμ ω 0 (rad/s) hay n0(vßng /phót) th× tèc ®é quay cña phÇn c¶m ω ( hay n) lu«n nhá h¬n( ω < ω 0;n
- p:sè ®«i cùc - n0: Tèc ®é quay cña tõ tr−êng quay (tèc ®é ®ång bé cña ®éng c¬ ) Tèc ®é ω 0 (rad/s) hay n0(vßng /phót) lμ tèc ®é lín nhÊt mμ r«to cã thÓ ®¹t ®−îc nÕu kh«ng cã lùc c¶n nμo. Tèc ®é nμy gäi lμ tèc ®é kh«ng t¶i lý t−ëng hay tèc ®é ®ång bé ë chÕ ®é ®éng c¬, ®é tr−ît S cã gi¸ trÞ 0 ≤ S ≤ 1. Dßng ®iÖn c¶m øng trong cuén d©y phÇn øng ë r«to còng lμ dßng ®iÖn xoay chiÒu víi tÇn sè x¸c ®Þnh bëi tèc ®é t−¬ng ®èi cña r«to ®èi víi tõ tr−êng quay p ( n0 − n) f2 = = S . f1 (1-3) 60 §éng c¬ ®iÖn kh«ng ®ång bé nhËn n¨ng l−îng ®iÖn tõ l−íi ®iÖn, nhê tõ tr−êng quay ®iÖn n¨ng ®· ®−îc biÕn thμnh c¬ n¨ng. §å thÞ qu¸ tr×nh n¨ng l−îng ®−îc vÏ trªn h×nh 1.4 khi sè pha stato m1 = 3 ta cã: P1 c«ng suÊt ®iÖn ®éng c¬ tiªu thô cña l−íi ®iÖn : P1= 3.U1.I1.cos ϕ Trong ®ã : U1:®iÖn ¸p pha I1: dßng ®iÖn pha ΔP ΔP dt ΔP 2 stl d ΔPef Pt d P1 P P co 2 H×nh 1.4: §å thÞ qu¸ tr×nh n¨ng l−îng Pdt : c«ng suÊt ®iÖn tõ : ' R2 2R Pdt = 3.I 2 ' . = m2 .I 2 . 2 2 (1-3) S S Pc¬ : Lμ c«ng suÊt trªn trôc: R2 (1 − S ) 2 R (1 − S ) ' Pco = 3.I . = m2 .I 2 . 2 2' (1-4) 2 S S
P2 :c«ng suÊt h÷u Ých trªn trôc ®éng c¬ : P2 = Pc¬ - Δ Pcf (1-5) HiÖu suÊt cña ®éng c¬ : P2 P2 Δ= = (1-6) P1 P2 + ΔP Δ P :lμ tæng c«ng suÊt hao tæn trong m¸y: Δ P = Δ Pst 1 + Δ Pdt + Δ Pd 2 + Δ Pef (1-7) Δ Pst1: Tæn hao s¾t tõ trong lâi thÐp stato do dßng ®iÖn xo¸y vμ tõ trÔ : Δ Pdt : Tæn hao ®iÖn trë d©y quÊn stato: Δ Pdt = 3.R1.I12 (1-8) Δ Pd2 : Tæn hao trªn ®iÖn trë d©y quÊn r«to Δ Pd2 = 3.R’2.I’22 = m2.R2.I22 (1-9) Tæn hao s¾t tõ trong lâi thÐp r«to nhá ( cã thÓ bá qua ) v× tÇn sè dßng ®iÖn r«to nhá. Th«ng th−êng ng−êi ta x¸c ®Þnh gÇn ®óng hiÖu suÊt nh− sau : P2 η= (1-10) P2 + P0 + k12 .Pn Trong ®ã: kt = I1/I1®m hÖ sè t¶i P0 = Δ Pst1 + Δ Pef tæn hao kh«ng t¶i Pn : Lμ tæn hao trªn ®iÖn trë d©y quÊn stato vμ r«to khi dßng ®iÖn b»ng ®Þnh møc. HiÖu suÊt ®Þnh møc cña ®éng c¬ kh«ng ®ång bé kho¶ng (0,75 ÷ 0,95). ë chÕ ®é ®éng c¬ ®iÖn m«men ®iÖn tõ ®ãng vai trß m«men quay ,®−îc tÝnh lμ: Pdt M = M dt = (1-11) ω1 Mμ c«ng suÊt ®iÖn tõ :
R '2 2R Pdt = 3.I '2 . = m2 .I 2 . 2 (1-12) 2 S S ω ω1 = P TÇn sè gãc cña tõ tr−êng Khi ®ã dßng ®iÖn I2 ®−îc tÝnh lμ : U1 M= (1-13) R ( R1 + 2 ) 2 + ( X 1 + X 2 ) 2 S 3.P.U12 .R2 ' M= => (1-14) ' R2 2 s.ω[(R1 + ) + ( X 1 + X 2 ) 2 ] S n0 − n NÕu thay S = ta cã mèi quan hÖ n = f(M). §ã lμ ®Æc tÝnh c¬ n0 cña ®éng c¬ kh«ng ®ång bé.
Ch−¬ng 2 C¸c ph−¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn qu¸ tr×nh më m¸y VÀ HÃM ĐỘNG CƠ kh«ng ®ång bé ba pha r«to d©y quÊn 2.1. Lý luËn chung vÒ ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ kh«ng kh«ng ®ång bé 2.1.1 Kh¸i niÖm chung. §éng c¬ kh«ng ®ång bé ®−îc sö dông nhiÒu. Tuy nhiªn tr−íc ®©y c¸c hÖ thèng truyÒn ®éng ®éng c¬ kh«ng ®ång bé cã ®iÒu chØnh tèc ®é l¹i chiÕm tØ lÖ nhá, ®ã lμ viÖc ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ kh«ng ®ång bé cã khã kh¨n h¬n ®éng c¬ mét chiÒu. Trong thêi gian gÇn ®©y do ph¸t triÓn c«ng nghiÖp chÕ t¹o b¸n dÉn c«ng suÊt vμ ®iÖn tö tin häc ®éng c¬ kh«ng ®ång bé míi ®−îc khai th¸c c¸c −u ®iÓm cña m×nh. Nã trë thμnh hÖ truyÒn ®éng c¹nh tranh cã hiÖu qu¶ víi hÖ truyÒn ®éng tiristor ®éng c¬ mét chiÒu, ®éng c¬ kh«ng ®ång bé ®−îc cÊu t¹o ®¬n gi¶n, phÇn c¶m øng vμ phÇn kh«ng t¸ch ®Æc biÖt tõ th«ng ®éng c¬ còng nh− m«men ®éng c¬ sinh ra phô thuéc vμo nhiÒu tham sè. Do vËy hÖ ®iÒu chØnh ®éng c¬ kh«ng ®ång bé lμ hÖ ®iÒu chØnh nhiÒu tham sè cã phi tuyÕn m¹nh. 2.1.2 Nh÷ng yÕu tè ¶nh h−ëng tíi tèc ®é ®éng c¬ kh«ng ®ång bé trong qu¸ tr×nh lμm viÖc 1. ¶nh h−ëng cña sù suy gi¶m ®iÖn ¸p cÊp cho ®éng c¬ Ta cã m«men tíi h¹n vμ tr−ît tíi h¹n lμ: ⎡ ⎤ m2 M th = ⎢ ⎥ f (2-1) ⎢ 2ω ( R + R12 + X nm ⎥ 2 ⎣ ⎦ R 2' S th = (2-2) R 12 + X 2 nm Uf : Gi¸ trÞ hiÖu dông cña ®iÖn ¸p pha stato . Trong ®ã:
m: Sè pha ω1 : Tèc ®é cña tõ tr−êng quay. Xn: §iÖn ¸p ng¾n m¹ch. R1: §iÖn trë cña cuén d©y stato. R2 : §iÖn trë r«to ®· quy ®æi vÒ stato tõ hai biÓu thøc (2-1) vμ (2-2) ta thÊy khi ®iÖn ¸p gi¶m th× Sth=const , ω1 = const cßn Mth gi¶m b×nh ph−¬ng lÇn ®é suy gi¶m ®iÖn ¸p ω ω1 H×nh 2-1:§Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ kh«ng ®ång bé khi ®iÖn ¸p gi¶m. 2. ¶nh h−ëng cña ®iÖn trë vμ ®iÖn ¸p phô m¹ch stato Khi ta nèi thªm ®iÖn trë hoÆc ®iÖn ¸p phô vμo m¹ch stato. Th× ω 1 =const, Sth gi¶m, Mth gi¶m nªn ®Æc tÝnh c¬ cã d¹ng (h×nh 2-2) ta thÊy khi cÇn t¹o ra ®Æc tÝnh c¬ cã m«men khëi ®éng lμ Mnm th× ®Æc tÝnh víi Xf trong m¹ch cøng h¬n ®Æc tÝnh c¬ víi Rf ω.s ω1 H×nh 2-2 : §Æc tÝnh c¬ khi nèi Rf hoÆc Xf vμo m¹ch stato
3. ¶nh h−ëng cña ®iÖn trë m¹ch r«to §èi víi ®éng c¬ kh«ng ®ång bé r«to d©y quÊn ng−êi ta th−êng m¾c thªm ®iÖn trë phô vμo m¹ch r«to ®Ó h¹n chÕ dßng ®iÖn khëi ®éng hoÆc ®Ó ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬. Khi ®−a Rf cμng lín th× Sth cμng lín vμ ®é cøng β cμng nhá nghÜa lμ ®Æc tÝnh c¬ cμng mÒm, khi ®Æc tÝnh c¬ n»m trong ®o¹n lμm viÖc. ω ω ω1 ω1 a)§Æc tÝnh dßng ®iÖn b)§Æc tÝnh c¬ H×nh 2-3: ¶nh h−ëng cña ®iÖn trë m¹ch r«to ®Õn ®Æc tÝnh c¬ 4. ¶nh h−ëng cña thay ®æi tÇn sè l−íi ®iÖn f1 cÊp cho ®éng c¬ xuÊt ph¸t tõ biÓu thøc: 2.π . f 1 ω= (2-3) p Khi thay ®æi tÇn sè th× tèc ®é ®ång bé ω 0 thay ®æi, ®ång thêi X1,X2 còng thay ®æi ( X = 2πf1l ) kÐo theo thay ®æi c¶ ®é tr−ît tíi h¹n Sth vμ m«men tíi h¹n Mth mp 2U 2 M th = (2-4) 8.π .Lnm . f 12 Khi tÇn sè f1 t¨ng th× Mth gi¶m (®iÖn ¸p gi÷ kh«ng ®æi) do vËy M th≅ 1 2 khi tÇn sè f1 gi¶m nÕu gi÷ nguyªn ®iÖn ¸p U1 th× dßng ®iÖn ®éng f1 c¬ t¨ng rÊt lín v× tæng trë ®éng c¬ gi¶m theo tÇn sè. Do vËy khi gi¶m tÇn sè cÇn gi¶m ®iÖn ¸p theo quy luËt nhÊt ®Þnh sao cho ®éng c¬ sinh m«men nh−
trong chÕ ®é ®Þnh møc H×nh 2-4 tr×nh bμy ®Æc tÝnh c¬ khi f1< f®m víi ®iÒu U kiÖn tõ th«ng φ dm = const (hoÆc gÇn ®óng 1 = const ) th× Mth kh«ng ®æi. 2 f1 Trong vïng f1< f1®m m«men tíi h¹n Mth tû lÖ nghÞch víi b×nh ph−¬ng tÇn sè ω H×nh 2-4: §Æc tÝnh c¬ khi thay ®æi tÇn sè nguån cung cÊp cho ®éng c¬ kh«ng ®ång bé 5. ¶nh h−ëng cña sè ®«i cùc: Khi sè ®«i cùc thay ®æi th× tèc ®é ®ång bé ω 0 bÞ thay ®æi. Cßn Sth kh«ng phô thuéc vμo P nªn kh«ng thay ®æi, nghÜa lμ ®é cøng cña ®Æc tÝnh c¬ gi÷ nguyªn nh−ng khi thay ®æi sè ®«i cùc sÏ ph¶i thay ®æi c¸ch ®Êu d©y ë stato ®éng c¬ nªn mét sè nh− U1, R1 , X1 cã thÓ thay ®æi do ®ã tuú tõng tr−êng hîp sÏ ¶nh h−ëng kh¸c nhau ®Õn m«men tíi h¹n Mth cña ®éng c¬. ωs ω p2 p2 p1 p1 M H×nh 2-5: a)§Æc tÝnh c¬ khi thay ®æi sè ®«i cùccña ®éng c¬ K§B Mth = const. b)§Æc tÝnh c¬ khi thay ®æi sè ®«i cùc cña ®éng c¬ K§B P1 =const. 6. ¶nh h−ëng cña sù thay ®æi t¶i:
Ta cã biÓu thøc m«men c¶n P2 = M (2-5) ω c P2 = Pc − Δ Pc − Δ P f (2-6) M M C1 M C 2 H×nh2-6: §Æc tÝnh c¬ Trong ®ã : P2 : c«ng suÊt cã Ých Pc : c«ng suÊt sinh ra trªn trôc ®éng c¬ ΔPc : hao tæn c¬ ΔPf : hao tæn P2 Thay ω = 2π .n vμo (2-5) ta ®−îc = M 2 π .n c Víi n: Tèc ®é quay cña r«to Tõ ®å thÞ (2-6) ta thÊy khi m«men cña Mc t¨ng th× tèc ®é quay cña ®éng c¬ gi¶m hay níi c¸ch kh¸c khi thay ®æi t¶i th× tèc ®é ®éng c¬ sÏ thay ®æi theo .
2.1.3 C¸c chØ tiªu chÊt l−îng khi ®iÒu chØnh tèc ®é quay cña ®éng c¬ kh«ng ®ång bé §iÒu chØnh tèc ®é lμ mét trong nh÷ng néi dung chÝnh cña truyÒn ®éng ®iÖn nh»m ®¸p øng yªu cÇu c«ng nghÖ cña c¸c m¸y s¶n xuÊt. §iÒu chØnh tèc ®é truyÒn ®éng ®iÖn lμ dïng c¸c ph−¬ng ph¸p trùc tiÕp t¸c ®éng nªn b¶n th©n hÖ théng truyÒn ®éng ®Ó thay ®æi tèc ®é quay cña trôc ®éng c¬. Tèc ®é lμm viÖc cña truyÒn ®éng ®iÖn do yªu cÇu c«ng nghÖ ®−îc gäi lμ tèc ®é ®Æt hay tèc ®é mong muèn. Trong qu¸ tr×nh lμm viÖc, tèc ®é cña ®éng c¬ th−êng bÞ biÐn ®æi do t¶i cña nguån vμ do ®ã g©y ra sai lÖch tèc ®é ®Æt vμ tèc ®é ®Æt 1. Sai sè tèc ®é Sai sè tèc ®é lμ ®¹i l−îng ®Æc tr−ng cho ®é chÝnh x¸c duy tr× tåc ®é ®¹t vμ th−êng tÝnh theo phÇn tr¨m. ωd − ω S0 . 100 0 = Δ ω 0 = (2-8) 0 0 0 ωd ω d : T«c ®é ®Æt Trong ®ã ω : Tèc ®é lμm viÖc 2. §é tr¬n cña ®iÒu chØnh tèc ®é §é tr¬n cña ®iÒu chØnh tèc ®é ®−îc ®Þnh nghÜa ω i +1 γ= ωi (2 -9) ω d : Gi¸ trÞ tèc ®é ®¹t ®−îc ë cÊp i Trong ®ã: ω d +1 : Gi¸ trÞ tèc ®é ®¹t ®−îc ë cÊp kÕ tiÕp i+1 Tõ chØ tiªu ®é tr¬n cña ®iiªï chØnh tèc ®é ta co thÓ ph©n lo¹i hÖ ®iÒu chØnh v« cÊp ωi +1 ϕ= →1 (2-10) ωi
Tøc lμ hÖ truyÒn ®éng cã thÓ lμm viÖc æn ®Þnh ë mäi gi¸ trÞ trong suÊt d¶i ®iÒu chØnh. HÖ ®iÒu chØnh v« cÊp khi nã chØ cã thÓ lμm viÖc ë mét sè gi¸ trÞ cña tèc ®é trong gi¶i ®iÒu chØnh. 3 . D¶i ®iÒu chØnh tèc ®é D¶i ®iÒu chØnh hay ph¹m vi ®iÒu chØnh lμ tû sè gi÷a gi¸ trÞ lín nhÊt vμ gi¸ trÞ nhá nhÊt cña tèc ®é lμm viÖc øng víi m«men t¶i ®· cho ω max D= ω min (2-11) Gi¸ trÞ tèc ®é cùc ®¹i ω max bÞ h¹n chÕ bëi ®é bÒn c¬ häc cña ®éng c¬ víi ®éng c¬ mét chiÒu nã cßn bÞ h¹n chÕ bëi kh¶ n¨ng chuyÓn m¹ch cña vμnh gãp .Gi¸ trÞ tèc ®é nhá nhÊt ω min bÞ chÆn d−íi bëi yªu cÇu vÒ m«men khëi ®éng, vÒ kh¶ n¨ng qu¸ t¶i vÒ sai sè tèc ®é l¸m viÖc cho khÐp. 4. Sù phï hîp gi÷a ®Æc ®iÓm ®iÒu chØnh vμ ®Æc tÝnh t¶i Víi c¸c ®éng c¬ mét chiÒu vμ xoay chiÒu th× chÕ ®é tèi −u th−êng lμ chÕ ®é ®Þnh møc cña ®éng c¬. §Ó sö dông tèt ®éng c¬ khi ®iÒu chØnh tèc ®é cÇn l−u ý ®Õn c¸c chØ tiªu nh−: Dßng ®iÖn ®éng c¬ kh«ng v−ît qu¸ dßng ®iÖn ®Þnh møc ®¶m b¶o kh¶ n¨ng qu¸ t¶i vÒ m«men (trong thêi gian ng¾n ) ®¶m b¶o yªu cÇu vÒ æn ®Þnh tÜnh khi cã nhiÔu trong toμn gi¶i ®iÒu chØnh. V× vËy khi thiÕt kÕ hÖ truyÒn ®éng ®éng c¬ ®iÒu chØnh tèc ®é ng−êi ta th−êng h¹n chÕ truyÒn ®éng còng nh− ph−¬ng ph¸p ®iÒu chØnh sao cho ®Æc tÝnh ®iÒu chØnh cña hÖ b¸m s¸t yªu cÇu ®Æc tÝnh cña t¶i. NÕu ®¶m b¶o ®−îc ®iÒu kiÖn nμy th× tæn thÊt trong qu¸ tr×nh ®iÒu khiÓn sÏ nhá nhÊt. 5.Tæn thÊt n¨ng l−îng khi ®iÒu chØnh §Ó tÝnh ®−îc dù ®o¸n tæn thÊt ë tr¹ng th¸i lμm viÖc bÊt k× ,chØ cÇn x¸c ®Þnh ®−îc gi¸ trÞ cña c¸c tæn thÊt trong hÖ thèng ë mét chÕ ®é lμm viÖc x¸c ®Þnh (th−êng chän chÕ ®é lμm viÖc ®Þnh møc ) sau ®ã cã thÓ x¸c ®Þnh tæn thÊt ë c¸c d¶i ®iÒu chØnh hay ph¹m vi ®iÒu chØnh lμ tû sè gi÷a gi¸ trÞ lín nhÊt vμ gi¸ trÞ nhá nhÊt cña tèc ®é lμm viÖc øng víi m«men t¶i ®· cho
ω max D= (2-12) ω min ω max bÞ h¹n chÕ bëi ®é bÒn c¬ häc cña ®éng Gi¸ trÞ tèc ®é cùc ®¹i c¬ víi ®éng c¬ mét chiÒu nã cßn bÞ h¹n chÕ bëi kh¶ n¨ng chuyÓn m¹ch cña vμnh gãp. Gi¸ trÞ tèc ®é nhá nhÊt ωmin bÞ chÆn d−íi bëi yªu cÇu vÒ m«men khëi ®éng, vÒ kh¶ n¨ng qu¸ t¶i, vÒ sai sè tèc ®é lμm viÖc cho phÐp. §Ó tÝnh to¸n ®−îc dù ®o¸n tæn thÊt ë tr¹ng th¸i lμm viÖc bÊt k×, chØ cÇn x¸c ®Þnh ®−îc gi¸ trÞ cña c¸c tæn thÊt trong hÖ thèng ë mét chÕ lμm viÖc x¸c ®Þnh (th−êng chän chÕ ®é ®Þnh møc ) sau cã thÓ x¸c ®Þnh ®−îc tæn thÊt ë c¸c chÕ ®é kh¸c theo ph−¬ng ph¸p tÝnh ®æi. D−íi ®©y m« t¶ nguyªn t¾c tÝnh to¸n tæn thÊt cña m¸y ®iÖn quay. ΔPi ≅ I 2 Tæn thÊt nhiÖt trªn d©y quÊn Tæn thÊt trong m¹ch tõ: Do tõ trÔ ≅ B 2 f Do dßng xo¸y ≅ B 2 f 2 Cã thÓ dïng c«ng thøc kinh nghiÖm, gÇn ®óng coi tæn thÊt trong Δ Fe ≅ B 2 f 1,3 m¹ch tõ lμ nh− nhau Tæn thÊt c¬ häc do chuyÓn ®éng vμ qu¹t giã tû lÖ víi ω 3 tæn thÊt do ma s¸t tû lÖ víi ω . Nãi chung tæn thÊt c¬ häc lμ hμm sè cña tèc ®é quay ΔP c¬ = f (ω ) ë mçi phÇn cña m¹ch lùc l¹i cã thÓ chia tæn thÊt thμnh hai lo¹i + Tæn thÊt kh«ng ®æi ΔP0 +Tæn thÊt biÕn ®æi phô thuéc vμo b×nh ph−¬ng dßng ®iÖn ΔPw VÝ dô : TÝnh tæn thÊt cña ®éng c¬ ®iÖn lμm viÖc t¹i ®iÓm A trªn ®Æc ΔPJA = M A (ω 0 − ω A ) tÝnh c¬ (2-13) Tæn thÊt cña ®éng c¬ khi lμm viÖc t¹i ®iÓm A lμ
ΔP A = ΔP0 + KM (ω0 + ω A ) ∑ (2-14) Chän k=1 víi ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu ω A M MA R1 + R2 ' K= víi ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu R' 2 R1: §iÖn trë d©y quÊn stato R 2:§iÖn trë d©y quÊn r«to ®· quy ®æi vÒ stato Khi thay ®æi tèc ®é tõ gi¸ trÞ ω1 ®Õn gi¸ trÞ ω 2 trong kho¶ng thêi gian tõ t1 ®Õn t2 th× cã thÓ tÝnh ®−îc tæn thÊt n¨ng l−îng tõ ph−¬ng tr×nh chuyÓn ®éng cña hÖ thèng . f2 ΔW = ∫ M (ω0 − ω )dt = Δω j + ΔWco.t (2-15) f1 Trong ®ã tæn thÊt nhiÖt kh«ng phô thuéc vμo d¹ng ®Æc tÝnh c¬ mμ chØ phô thuéc vμo gi¸ trÞ tèc ®é ®Êu cuèi . ω2 ΔW j = ∫ J (ω0 − ω ) dω ∑ (2-16) ω1 Cßn tæn thÊt c¬ häc trªn t¶i lμ: t2 ΔWco.t = ∫ M c (ω 0 − ω ) dt (2-17) t1 2.2 . C¸c ph−¬ng ph¸p ®iÒu chØnh qu¸ tr×nh më m¸y Më m¸y: khi ®ãng ®iÖn trùc tiÕp vμo stato ®éng c¬ kh«ng ®ång bé ba pha r«to d©y quÊn ®Ó khi më m¸y th× tho¹t ®Çu r«to ch−a quay, ®é
tr−ît lín (S=1). NÕu suÊt ®iÖn ®éng vμ dßng ®iÖn c¶m øng lín: Imm=(5 ÷ 8)I®m, dßng ®iÖn nμy cã gi¸ trÞ ®Æc biÖt lín g©y ra ®èt nãng ®éng c¬ vμo g©y xung lùc cã h¹i cho ®éng c¬. Tuy dßng ®iÖn lín nh−ng m«men më m¸y l¹i nhá .Mmm=( 0.5 ÷ 1,5 )M®. Do vËy cÇn ph¶i cã biÖn ph¸p më m¸y ®Ó h¹n chÕ dßng ®iÖn lóc më m¸y vμ ®¶m b¶o mét m«men më m¸y cÇn thiÕt. 2.2.1.Më m¸y trùc tiÕp Më m¸y trùc tiÕp: ®©y lμ ph−¬ng ph¸p ®¬n gi¶n nhÊt, chØ viÖc ®ãng ®iÖn trùc tiÕp vμo l−íi ®iÖn.(h×nh 2-7a) ω ω0 ωdm a) b) H×nh 2-7: Më m¸y trùc tiÕp a)S¬ ®å nguyªn lý b)§Æc tÝnh c¬ KhuyÕt ®iÓm cña ph−¬ng ph¸p nμy lμ dßng më m¸y lín, lμm tôt ®iÖn ¸p rÊt nhiÒu, nÕu qu¸n tÝnh cña m¸y lín th× thêi gian më m¸y sÏ rÊt l©u, cã thÓ lμm ch¸y cÇu ch× b¶o vÖ. V× thÕ ph−¬ng ph¸p nμy dïng ®−îc