Điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ

Chia sẻ: Nguyễn Thị Giỏi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:8

Thêm vào BST

Báo xấu

1.200
lượt xem 405
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách đổi tần số cho phép mở rộng phạm vi sử dụng truyền động điện không đồng bộ trong nhiều ngành công nghiêp như: Dùng để thay đổi tốc độ nhiều động cơ

Chủ đề:

Bình luận(1) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ

Ch−¬ng II §IÒU CHØNH TèC §é §éNG C¥ §éNG C¥ KH¤NG §åNG Bé B»NG PH¦¥NG PH¸P §IÒU KHIÓN TÇN Sè 17 Trang
I. Kh¸i niÖm chung: Ph−¬ng ph¸p ®iÒu chØnh tèc ®é b»ng c¸ch biÕn ®æi tÇn sè, cho phÐp më réng ph¹m vi sö dông truyÒn ®éng ®iÖn kh«ng ®ång bé trong nhiÒu ngμnh c«ng nghiÖp nh−: Dïng ®Ó thay ®æi tèc ®é nhiÒu ®éng c¬ kh«ng ®ång bé cïng mét lóc nh− c¸c ®éng c¬ truyÒn ®éng cña mét nhãm m¸y dÖt, b¨ng t¶i, b¨ng l¨n... Ph−¬ng ph¸p nμy cßn ®−îc ¸p dông trong c¸c thiÕt bÞ ®¬n lÎ, nhÊt lμ ë c¸c c¬ cÊu yªu cÇu tèc ®é lμm viÖc cao nh− lμ m¸y ly t©m, m¸y mμi...Khi ®ã ®éng c¬ kh«ng ®ång bé kh«ng nhËn ®iÖn tõ l−íi mμ nhËn ®iÖn tõ bé biÕn tÇn. Bé biÕn tÇn ®−îc nèi vμo l−íi ®iÖn cã tèc ®é vμ ®iÖn ¸p (U1,f1) kh«ng ®æi. §Çu ra cña bé biÒn tÇn cã tÇn sè vμ ®iÖn ¸p cã thÓ thay ®æi ®−îc. §Ó biÕn ®æi tÇn sè ng−êi ta cã thÓ dïng c¸c U1= thiÕt bÞ m¸y ®iÖn hoÆc b¸n dÉn víi const nguyªn lÝ t¸c ®éng vμ cÊu tróc f1= kh¸c h¼n nhau. const Khi ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ kh«ng ®ång bé b»ng c¸ch ®iÒu chØnh tÇn sè ta cÇn ph¶i thay ®æi Biãún táön c¶ ®iÖn ¸p nguån cung cÊp. Bëi v× søc ®iÖn ®éng d©y quÊn stato cña f2 ®éng c¬ tØ lÖ víi tÇn sè vμ tõ U2 th«ng: E1 = 4,44.Kdq.W1.φ.f1 = C.φ.f1 Hçnh 2.1. Vë trê cuía bäü biãún táön trong âiãöu khiãøn âäüng cå khäng NÕu bá qua ®é sôt ¸p trªn tæng trë d©y quÊn stato tøc lμ coi: ΔU1 = I1 R1 + X 1 ≈ 0 2 2 Th× U1 ≈ E1 HoÆc U1 ≈ C. φ.f1 Nh− vËy khi ®iÒu chØnh tÇn sè mμ gi÷ nguyªn ®iÖn ¸p th× tõ th«ng sÏ thay ®æi. Khi f1 t¨ng th× tõ th«ng φ sÏ gi¶m xuèng vμ nÕu m«men t¶i kh«ng ®æi th× theo biÓu thøc: M = K. φ.I2. Cosϕ2 Dßng ®iÖn r«to sÏ t¨ng lªn. Do ®ã trong tr−êng hîp nμy d©y quÊn r«to chÞu qu¸ t¶i cßn lâi thÐp th× non t¶i. Khi f1 gi¶m th× tõ th«ng φ lín lªn lμm m¹ch tõ b·o hßa vμ dßng ®iÖn tõ 18 Trang
hãa t¨ng lªn. Do ®ã c¸c chØ tiªu n¨ng l−îng xÊu ®i vμ nhiÒu khi ®éng c¬ cßn bÞ ph¸t nãng qu¸ møc cho phÐp. Do ®ã ®Ó tËn dông kh¶ n¨ng ®éng c¬ mét c¸ch tèt nhÊt khi ®iÒu chØnh tèc ®é b»ng tÇn sè ng−êi ta ph¶i ®iÒu chØnh ®ång thêi c¶ ®iÖn ¸p theo hμm cña tÇn sè vμ phô t¶i. B»ng c¸ch biÕn ®æi tÇn sè nguån cung cÊp, tèc ®é ®éng c¬ ®−îc ®iÒu chØnh cao h¬n vμ thÊp h¬n trÞ sè c¬ b¶n. Th−êng th−êng khi ®iÒu chØnh trong vïng cao h¬n tèc ®é c¬ b¶n, th× tÇn sè nguån cung cÊp kh«ng v−ît 1,5 - 2 lÇn tÇn sè ®Þnh møc. V× tÇn sè t¨ng th× tæn thÊt trong lâi thÐp stato còng t¨ng lªn râ rÖt vμ do ®é bÒn cña d©y quÊn r«to quyÕt ®Þnh. Ph¹m vi ®iÒu chØnh tèc ®é trong vïng tèc ®é thÊp h¬n trÞ sè c¬ b¶n th−êng lμ nhá h¬n 10 - 15. Giíi h¹n d−íi cña tÇn sè bÞ h¹n chÕ bëi ®é phøc t¹p cña bé nguån cã tÇn sè thÊp, kh¶ n¨ng quay kh«ng ®Òu... Do ®ã ph¹m vi ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ kh«ng ®ång bé b»ng ph−¬ng ph¸p tÇn sè cã thÓ thùc hiÖn ®−îc trong ph¹m vi d−íi D = (20-30)/1. NÕu sö dông c¸c ®éng c¬ cã cÊu tróc ®Æc biÖt th× ph¹m vi ®iÒu chØnh ®−îc më réng v× giíi h¹n trªn cña tèc ®é lín lªn. Giíi h¹n d−íi cña tèc ®é cã thÓ gi¶m nhá b»ng c¸ch ®−a c¸c m¹ch håi tiÕp vμo s¬ ®å ®iÒu khiÓn. II. LuËt biÕn ®æi ®iÖn ¸p khi ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ kh«ng ®ång bé b»ng ph−¬ng ph¸p tÇn sè: Khi lùa chän quan hÖ gi÷a tÇn sè vμ ®iÖn ¸p stato cña ®éng c¬ kh«ng ®ång bé th−êng 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 th λ= = Const MC Ta cã: NÕu bá qua sôt ¸p trªn ®iÖn trë d©y quÊn Stato (R1= 0) th× ta t×m ®−îc: 3U 2 f Mth = 2.ω 0 ⎛ R1 + R1 + X nm ⎞ ⎜ 2 2 ⎟ ⎝ ⎠ 2.π . f1 ω0 = ≈ 2 f 3 P U1 1 U2 M th = ≈ A. 1 X nm ≈ fω 0 X nm 2 1 f 12 Do A: lμ hÖ sè kh«ng phô thuéc vμo tÇn sè vμ ®iÖn ¸p. §èi víi tÇn sè f1i bÊt k× vμ mét tèc ®é gãc ω t−¬ng øng víi nã ta cã thÓ viÕt: U2 λ = ( f1i ) = MTH = A. 2 1I = const MC(ωi ) F1I . MC(ω 1 ) 19 Trang
Trong ®ã: U1i lμ ®iÖn ¸p nguån cung cÊp trªn d©y quÊn stato ë tÇn sè f1i . MC(ω1) lμ m«men phô t¶i tÜnh trªn trôc ®éng c¬ ë tèc ®é 2 2 U1I U 1K = F12 .MC(ωi ) I f12 MC (ω K ) K ω1=2πf1i/P NÕu ë tr¹ng th¸i K lμ tr¹ng th¸i lμm viÖc ®Þnh møc th×: U1i MC (ωi ) f1i = . U1K MC (ω K ) f 1K f1K = f1®m U1K = U1®m Mc(ωK) = Mc®m Quy luËt biÕn ®æi c¬ b¶n cña ®iÖn ¸p khi ®iÒu chØnh tÇn sè: U1 f MC (ωi ) = 1. Uâm f1i Mâm ViÕt ë hÖ ®¬n vÞ t−¬ng ®èi: U1 = f1 MC * * (1) Quan hÖ gi÷a m«men phô t¶i tØnh vμ tèc ®é trong ph¹m vi ®IÒu chØnh cña m¸y s¶n xuÊt. MC = MO + (M®m - MO).( ω/ω®m)q ViÕt ë hÖ ®¬n vÞ t−¬ng ®èi: MC*=MO* + (1-MO*).ω* q Trong ®ã: MO lμ m«men phô t¶i tÜnh khi ω = 0. V× ( tØ lÖ víi f1 tøc lμ ω* ~ f1* nªn biÓu thøc trªn ta cã thÓ viÕt thμnh d¹ng: MC* = MO* + (1 - MO*).f1* q (2) Thay (2) vμo (1) ta cã: U1* = f1 (M + (1− M ) f ) * 0 0 1 *q - §èi víi phô t¶i tÜnh cã m«men phô t¶i kh«ng phô thuéc tèc ®é: q = 0; MC = Const suy ra U1* = f1* hoÆc U1/f1 = Const NghÜa lμ ®iÖn ¸p nguån cung cÊp ph¶i biÕn ®æi tØ lÖ víi tÇn sè nguån cung cÊp. - §èi víi phô t¶i cã c«ng suÊt trªn trôc ®éng c¬ kh«ng ®æi khi ®iÒu chØnh tèc ®é: PC = const 20 Trang
ω ω U1 = * * f1 ω f11 ω(MC (M ) f11 (M ) ) f11 f1âm f1âm U1 = const f1 f12 f1âm f1 f12 M M (a) (b) (c) Hçnh 2.2. Âàûc tênh táön säú trong træåìng håüp tênh cå cuía ÂK khi âiãöu chènh λ = Const q = -1 Ta cã: M0 = 0 HoÆc : NghÜa lμ ®iÖn ¸p nguån cung cÊp ph¶i biÕn ®æi tØ lÖ víi c¨n bËc hai cña tÇn sè. - §èi víi phô t¶i qu¹t giã: M0 = 0 q =2 ⇒ MC = M®m(ω/ω®m)2 ; MC* = f1*2 U1*= f1* HoÆc U1/f12 = Const NghÜa lμ ®iÖn ¸p nguån cung cÊp ph¶i biÕn ®æi tØ lÖ víi b×nh ph−¬ng tÇn sè cña nã. a) Khi Mc = const; b) Khi PC = const; c) Khi phô t¶i qu¹t giã. §èi víi nh÷ng ®éng c¬ cã c«ng suÊt nhá ta kh«ng thÓ bá qua sôt ¸p trªn ®iÖn trë d©y quÊn stato (tøc R1 ≠ 0) ®ång thêi khi ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ réng h¬n th× ph¶i ®iÒu chØnh l¹i b»ng c¸ch tÝnh thªm ®é sôt ¸p trong m¹ch stato v× khi ®iÒu chØnh tèc ®é b»ng c¸ch gi¶m f1 th× ®é sôt ¸p trªn t¸c dông cña d©y quÊn stato do dßng tõ hãa g©y nªn sÏ t¨ng lªn. Ta xÐt s¬ ®å thay thÕ nh− h×nh T. jx'2 jx1 R1 I2 U1 IN R' /S Hçnh 2.3. Maûch âiãûn thay thãú âäüng cå khäng âäöng bäü 21 Trang
U1 X μ , I2 = (3) 2 2 ⎛ R' 2 ⎞ ⎡ R' ⎤ ⎜ R1 − X 1 X ' 2 − X μ X nm ⎟ + ⎢ R1( X '1 + X μ ) + 2 ( X 1 + X μ )⎥ ⎝ S ⎠ ⎣ S ⎦ Thay trÞ sè I2 vμo biÓu thøc m«men ta ®−îc: I 2' R ' M= 2 2 ω0S Vμ coi X1/Xμ
Tõ ®iÒu kiÖn: λ = M'th/Mc(ω) = M'th©m/M©m = const ta rót ra ®−îc quy luËt biÕn ®æi cã hiÖu chØnh cña ®iÖn ¸p khi ®iÒu chØnh tÇn sè. U1* §å thÞ minh häa c¸c quan hÖ ®iÖn ¸p theo tÇn sè U1*(f1*) khi ®iÒu 1, 1 chØnh tÇn sè víi tr−êng hîp M = M®m 6 1, U1 = * ( )( f1 P1nn + f1 + P12 f1 + P12 * * nm * μ * )4 ( )( ) MC f1 1, 2 P1nm + 1 + P12 1 + P12 nm μ 2 = Const 1, - §−êng1: lμ ®−êng øng víi 0 0, tr−êng hîp R1 = 0. 8 - §−êng 2: lμ ®−êng øng víi 0, tr−êng hîp R1 ≠ 0. 6 0 0,2 0,4 0,6 0,8 NhËn xÐt: 1 0 1 2 1 4 1 6 U*(f*) khi f* Hçnh 2.4. Quan hãû Tõ ®å thÞ ta thÊy: quy luËt biÕn âiãöu chènh táön ®æi cã hiÖu chØnh cña ®iÖn ¸p kh¸c säú våïi mämen khäng âäøi biÖt râ rÖt so víi quy luËt biÕn ®æi c¬ b¶n trong vïng tÇn sè thÊp. Møc ®é kh¸c biÖt nμy cμng lín khi c«ng suÊt ®éng c¬ cμng nhá. III. §Æc tÝnhc¬ cña ®éng c¬ kh«ng ®ång bé khi ®iÒu chØnh tÇn sè: Ph−¬ng tr×nh ®Æc tÝnhc¬: 2 M'th (1 + a' S'th ) (10 M= S S' ) + th + 2a' S'th S'th S * R1 f1 2 a' = ( ) Trong ®ã: (11 R' 2 f1 2 + P1μ * ) TrÞ sè M th khi biÕn ®æi tÇn sè l¹i ®−îc x¸c ®Þnh bëi quy luËt biÕn ®æi ®iÖn ¸p. NÕu khi ®iÒu chØnh tÇn sè, ®iÖn ¸p theo quy luËt: U1 f Mc (ω ) = 1 U1âm f1âm Mâm Khi f → 0 th× M th → 0. Nh− vËy ta thÊy kh¶ n¨ng qu¸ t¶i kÐm dÇn theo møc ®é gi¶m tÇn sè f1. Tõ (7) vμ (11) ta thÊy S th vμ a chØ phô thuéc f1. Khi f1 gi¶m th× S th t¨ng cßn a gi¶m. §é sôt tèc so víi tèc ®é ®ång bé t¹i ®iÓm tíi h¹n (M th , S th) cña ®Æc tÝnh c¬ b»ng: R'2 f1 2 + P2ψ * Δωth = ω0 − ωth = ω0 S'th = ω0âm 1 X nmâm f1 2 + P12 * nm VËy khi gi¶m f1 th× Δωth còng gi¶m. §Ó ®¸nh gi¸ ®é cøng ®Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ khi ®iÒu chØnh tÇn sè, ta cã ( 2 M'th (1 − a' S'th )S'th Sth − S 2 '2 ) 23 Trang β0 = ( ω 0 S 2 + S'th +2a' S'th S 2 2 ) 2 M'th (1 + a' S'th ) = ω 0 S'th
thÓ coi ®o¹n lμm viÖc cña ®Æc tÝnh gÇn nh− ®−êng th¼ng. Khi cã ®é cøng cña ®o¹n nμy cã thÓ x¸c ®Þnh theo ®iÓm kh«ng t¶i (S=0). Thay gi¸ trÞ S t, M t, a vμo ta ®−îc: §Ó tiÖn xem xÐt møc ®é biÕn ®æi cña ®é cøng ®Æc tÝnh c¬ do tÇn sè thay (12 ®æi g©y ra ta so s¸nh β0 víi trÞ sè ®é cøng víi tÇn ) ®Þnh møc β0®m. sè Ta thÊy ®é cøng ®o¹n lμm viÖc cña ®Æc tÝnh c¬ khi ®iÒu chØnh tÇn sè chñ yÕu ®−îc x¸c ®Þnh bëi quy luËt biÕn ®æi ®iÖn ¸p U1(f1) cña nguån cung cÊp. 3U 2 β 0 β 0 − 2 *2 *2 1 2 + P12 2 = ( ) 1 μ (13 = ω 0U1 R'f2 f1 *2 P1μ2 1 * + β 0âm âm f1 + P1μ ) NÕu ®iÖn ¸p biÕn ®æi theo quy luËt c¬ b¶n th× khi f1 gi¶m ®é cøng ®o¹n lμm viÖc sÏ gi¶m. NÕu khi MC = Const hoÆc PC = Const mμ ®iÖn ¸p biÕn ®æi theo quy luËt cã hiÖu chØnh th× khi f1 gi¶m, modun ®é cøng β0 cã thÓ lín h¬n β0®m vμi lÇn, cßn khi f1 t¨ng lªn trªn ®Þnh møc th× modun ®é cøng ®o¹n lμm viÖc cña ®Æc tÝnh c¬ sÏ gi¶m chót Ýt. ω f11 f1âm f12 M M H×nh 2.5. §Æc tÝnh c¬ ®éng c¬ kh«ng ®ång bé khi ®iÒu chØnh tÇn «ú 24 Trang