Đồ án: Nghiên cứu, ứng dụng biến tần và khởi động mềm điều khiển động cơ công suất lớn
lượt xem 98
download
Đề tài bao gồm các nội dung: Tổng quan về động cơ không đồng bộ và các phương pháp điều khiển; nghiên cứu, ứng dụng biến tần; nghiên cứu, ứng dụng bộ khởi động mềm; thi công mô hình biến tần và bộ khởi động mềm.
Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!
Nội dung Text: Đồ án: Nghiên cứu, ứng dụng biến tần và khởi động mềm điều khiển động cơ công suất lớn
- Đồ án học phần 1 GVHD: Trần Văn Hải LỜI NÓI ĐẦU Đất nước ta hiện nay đang hội nhập ngày càng sâu rộng vào nền kinh tế thế giới, việc cạnh trạnh về thị trường là rất khốc liệt. Để có được những sản phẩm cạnh tranh thì cần phải thay đổi công nghệ sản xuất lạc hậu, thay vào đó là những dây chuyền sản xuất khép kín, tính tự động hóa cao nhằm mang đến những sản phẩm chất lượng với giá thành rẻ, tăng tính cạnh tranh trên thị trường. Với những ưu điểm như hệ số công suất cao, vận hành tin cậy, giá thành rẻ và chi phí vận hành hằng năm thấp. Do đó, động cơ không đồng bộ đáp ứng được các yêu cầu cao trong điều khiển và được ứng dụng khá rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau đặc biệt là sản xuất công nghiệp…. Tuy nhiên, do cấu trúc phi tuyến với nhiều thông số nên việc điều khiển động cơ không đồng bộ là khó khăn. Những năm gần đây, với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ bán dẫn, vi điều khiển nhiều phương pháp điều khiển mới đã được đề xuất cho điều khiển động cơ không đồng bộ. Sử dụng biến tần và khởi động mềm là hai phương pháp điều khiển động cơ tiên tiến hiện nay, được ứng dụng rộng rãi với nhiều tính năng, đảm bảo các yêu cầu điều khiển. Đây cũng là lí do mà nhóm chúng em lựa chọn đề tài: “NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG BIẾN TẦN VÀ BỘ KHỞI ĐỘNG MỀM ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ CÔNG SUẤT LỚN” cho đồ án của chúng em. Qua một thời gian tìm hiểu, nghiên cứu và nhận được sự hướng dẫn, giúp đỡ nhiệt tình của thầy giáo hướng dẫn Trần Văn Hải cùng với các thầy cô giáo trong khoa, các bạn, đến nay đồ án của em đã hoàn thành. Với khả năng kiến thức còn nhiều hạn chế, do đó bản đồ án này sẽ không tránh khỏi những thiếu xót. Chúng em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến từ quý thầy cô và các bạn để đồ án này được hoàn chỉnh hơn. Xin chân thành cảm ơn! SVTH: Dương Đức Đạt – Phạm Văn Cường Trang 1
- Đồ án học phần 1 GVHD: Trần Văn Hải Tp.Hồ Chí Minh, ngày 6 tháng 6 năm 2012. SVTH: Dương Đức Đạt. Phạm Văn Cường. NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: ........................................................................................................................... ........................................................................................................................... ........................................................................................................................... ........................................................................................................................... ........................................................................................................................... ........................................................................................................................... ........................................................................................................................... ........................................................................................................................... ........................................................................................................................... ........................................................................................................................... ........................................................................................................................... ........................................................................................................................... ........................................................................................................................... ........................................................................................................................... ........................................................................................................................... Tp.Hồ Chí Minh, Ngày….. tháng….. năm 2012. SVTH: Dương Đức Đạt – Phạm Văn Cường Trang 2
- Đồ án học phần 1 GVHD: Trần Văn Hải Giáo viên hướng dẫn. (ký và ghi rõ họ tên) SVTH: Dương Đức Đạt – Phạm Văn Cường Trang 3
- Đồ án học phần 1 GVHD: Trần Văn Hải NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN: ........................................................................................................................... ........................................................................................................................... ........................................................................................................................... ........................................................................................................................... ........................................................................................................................... ........................................................................................................................... ........................................................................................................................... ........................................................................................................................... ........................................................................................................................... ........................................................................................................................... ........................................................................................................................... ........................................................................................................................... ........................................................................................................................... ........................................................................................................................... ........................................................................................................................... Tp.Hồ Chí Minh, Ngày….. tháng….. năm 2012. Giáo viên phản biện. (ký và ghi rõ họ tên) SVTH: Dương Đức Đạt – Phạm Văn Cường Trang 4
- Đồ án học phần 1 GVHD: Trần Văn Hải MỤC LỤC Trang LỜI NÓI ĐẦU..............................................................................................................1 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN........................................................2 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN............................................................3 MỤC LỤC....................................................................................................................4 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI....................................................................6 1.1. TÍNH CẦP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI...............................................................................6 1.2. NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI..................................................................................6 1.3. GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI...................................................................................6 1.4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU......................................................................7 CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA........7 2.1. TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA.........................8 2.2. CẤU TẠO............................................................................................................9 2.2.1. Phần tĩnh (Stator)...........................................................................................8 2.2.2. Phần quay (Rotor)..........................................................................................10 2.2.3. Khe hở không khí...........................................................................................11 2.3. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG..............................................................................11 2.4. CÁC YÊU CẦU VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA.........................................................................................14 2.4.1. Những yêu cầu đặt ra trong quá trình điều khiển động cơ..........................14 2.4.2. Các phương pháp khởi động động cơ không đồng bộ.................................16 2.4.3. Các phương pháp điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ.....................24 CHƯƠNG III: GIỚI THIỆU VỀ BIẾN TẦN............................................................29 3.1. KHÁI NIỆM CƠ BẢN........................................................................................29 SVTH: Dương Đức Đạt – Phạm Văn Cường Trang 5
- Đồ án học phần 1 GVHD: Trần Văn Hải 3.2. CẤU TẠO VÀ CHỨC NĂNG CỦA BIẾN TẦN................................................29 3.2.1. Biến tần trực tiếp..........................................................................................29 3.2.2. Biến tần gián tiếp..........................................................................................33 3.3. ỨNG DỤNG CỦA BIẾN TẦN TRONG THỰC TẾ..........................................36 3.4. MỘT SỐ LƯU Ý KHI SỬ DỤNG BIẾN TẦN..................................................38 3.5. MỘT SỐ LOẠI BIẾN TẦN TRÊN THỊ TRƯỜNG HIỆN NAY.......................38 3.6. ỨNG DỤNG CỦA BIẾN TẦN ABB ACS150..................................................45 3.6.1. Khởi động và nhập thông số.........................................................................45 3.6.2. Các phương pháp điều khiển sử dụng biến tần ACS150............................55 CHƯƠNG IV: GIỚI THIỆU VỀ BỘ KHỞI ĐỘNG MỀM.....................................63 4.1. KHÁI NIỆM CƠ BẢN........................................................................................63 4.2. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG.....................................................63 4.2.1. Cấu tạo bộ khởi động mềm.........................................................................63 4.2.2. Nguyên lý hoạt động của bộ khởi động mềm..............................................68 4.3. ỨNG DỤNG CỦA BỘ KHỞI ĐỘNG MỀM TRONG THỰC TẾ....................69 4.4. MỘT SỐ LOẠI KHỞI ĐỘNG MỀM TRÊN THỊ TRƯỜNG HIỆN NAY.......70 4.5. ỨNG DỤNG CỦA BỘ KHỞI ĐỘNG MỀM SIEMENS – 3RW44...................76 4.5.1. Sơ đồ kết nối mạch nguồn và mạch điều khiển.........................................76 4.5.2. Hiển thị và cài đặt thông số..........................................................................77 KẾT LUẬN................................................................................................................... 97 TÀI LIỆU THAM KHẢO. SVTH: Dương Đức Đạt – Phạm Văn Cường Trang 6
- Đồ án học phần 1 GVHD: Trần Văn Hải SVTH: Dương Đức Đạt – Phạm Văn Cường Trang 7
- Đồ án học phần 1 GVHD: Trần Văn Hải CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1. TÍNH CẦP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Trong các ngành sản xuất công nghiệp, động cơ điện không đồng bộ được sử dụng khá phổ biến trong các hệ thống truyền động, dây chuyền sản xuất bởi tính chất đơn giản và tin cậy trong thiết kế chế tạo và sử dụng. Tuy nhiên khi sử dụng động cơ không đồng bộ trong sản xuất đặc biệt với các động cơ có công suất lớn ta cần chú ý tới quá trình khởi động động cơ do khi khởi động rotor ở trạng thái ngắn mạch, dẫn đến dòng điện khởi động và momen khởi động lớn, nếu không có biện pháp khởi động thích hợp có thể không khởi động được động cơ hoặc gây nguy hiểm cho các thiết bị khác trong hệ thống điện. Vấn đề khởi động động cơ điện không đồng bộ đã được nghiên cứu từ lâu với các biện pháp khá hoàn thiện để giảm dòng điện và momen khởi động. Ngày nay, công nghệ bán dẫn ngày càng phát triển, các thiết bị bán dẫn công suất lớn ngày càng được sử dụng rộng rãi, với độ tin cậy ngày càng cao, có khả năng điều khiển tốt. Sự ra đời của các bộ biến tần, bộ khởi động mềm đã giải quyết những nhược điểm mà các phương pháp điều khiển truyền thống mắc phải. Việc giảm điện áp đặt vào động cơ trong quá trình khởi động hoàn toàn có thể được thực hiện một cách dễ dàng bằng việc điều khiển góc mở của van bán dẫn, làm hạn chế dòng điện khởi động xuống còn 1.5 đến 3 lần dòng định mức, phụ thuộc vào chế độ tải vì khi động cơ được đóng điện trực tiếp vào lưới điện dòng khởi động của động cơ không đồng bộ sẽ rất lớn từ 5 đến 7 lần dòng định mức. Đồng thời điều chỉnh tăng mômen mở máy một cách hợp lý, cho nên các chi tiết của động cơ chịu độ dồn nén về cơ khí ít hơn, tăng tuổi thọ làm việc an toàn cho động cơ. Ngoài việc tránh dòng đỉnh trong khi khởi động động cơ, còn SVTH: Dương Đức Đạt – Phạm Văn Cường Trang 8
- Đồ án học phần 1 GVHD: Trần Văn Hải làm cho điện áp nguồn ổn định hơn không gây ảnh hưởng xấu đến các thiết bị khác trong lưới điện. Với đề tài mà chúng em thực hiện là: “NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG BIẾN TẦN VÀ KHỞI ĐỘNG MỀM ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ CÔNG SUẤT LỚN” nghĩa là: điều khiển động cơ sao cho có thể làm hạn chế dòng điện khởi động, cũng như tăng mômen mở máy một cách hợp lý đồng thời điều chỉnh được tốc độ động cơ trong quá trình làm việc. Chúng em hy vọng sẽ mang đến những kiến thức hữu ích về biến tần và khởi động mềm, để phục vụ tốt hơn cho nhu cầu học tập và vận hành thực tiễn. 1.2. NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI Đề tài bao gồm các nội dung: Tổng quan về động cơ không đồng bộ và các phương pháp điều khiển. Nghiên cứu, ứng dụng biến tần. Nghiên cứu, ứng dụng bộ khởi động mềm. Thi công mô hình biến tần và bộ khởi động mềm. 1.3. GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI Với đề tài “NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG BIẾN TẦN VÀ BỘ KHỞI ĐỘNG MỀM ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ CÔNG SUẤT LỚN” đã giải quyết được vấn đề giảm dòng khởi cho động cơ khi khởi động và điều khiển điện áp ở đầu cực động cơ nhưng vẫn còn hạn chế là chưa thể nghiên cứu sâu hơn nữa những tính năng thực của biến tần và bộ khởi động mềm được bán trên thị trường hiện nay như: Tích hợp hình thức giao tiếp mạng kiểu Modbus. Các ngõ vào ra đa chức năng,… 1.4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU SVTH: Dương Đức Đạt – Phạm Văn Cường Trang 9
- Đồ án học phần 1 GVHD: Trần Văn Hải Đây là đề tài nghiên cứu lĩnh vực ứng dụng, chính vì vậy các phương pháp chủ yếu sử dụng để thực hiện đề tài này là: Phương pháp tham khảo tài liệu: Bao gồm các tài liệu chuyên môn, bài giảng và giáo trình liên quan đến đề tài, các tài liệu tải từ Internet,… Phương pháp thực nghiệm và mô phỏng: Tiến hành cài đặt, hiệu chỉnh và vận hành thực tế, thiết kế và mô phỏng mạch điện,... SVTH: Dương Đức Đạt – Phạm Văn Cường Trang 10
- Đồ án học phần 1 GVHD: Trần Văn Hải CHƯƠNG II TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.1. TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA Động cơ không đồng bộ ba pha do kết cấu đơn giản, làm việc chắc chắn, sử dụng và bảo quản thuận tiện, giá thành rẻ nên được sử dụng rộng rãi trong nền kinh tế quốc dân, nhất là loại công suất dưới 100 kW. Động cơ điện không đồng bộ rotor lồng sóc cấu tạo đơn giản nhất (nhất là loại rotor lồng sóc đúc nhôm) nên chiếm một số lượng khá lớn trong loại động cơ công suất nhỏ và trung bình. Nhược điểm của động cơ này là điều chỉnh tốc độ khó khăn và dòng điện khởi động lớn thường bằng 57 lần dòng điện định mức. Để bổ khuyết cho nhược điểm này, người ta chế tạo đông cơ không đồng bộ rotor lồng sóc nhiều tốc độ và dùng rotor rãnh sâu, lồng sóc kép để hạ dòng điện khởi động, đồng thời tăng mômen khởi động lên. Hình 2.1: Động cơ không đồng bộ ba pha. Động cơ điện không đồng bộ rotor dây quấn có thể điều chỉnh tốc được tốc độ trong một chừng mực nhất định, có thể tạo một mômen khởi động lớn mà dòng khởi SVTH: Dương Đức Đạt – Phạm Văn Cường Trang 11
- Đồ án học phần 1 GVHD: Trần Văn Hải động không lớn lắm, nhưng chế tạo có khó hơn so với với loại rotor lồng sóc, do đó giá thành cao hơn, bảo quản cũng khó hơn. 2.2. CẤU TẠO Động cơ không đồng bộ ba pha có cấu tạo gồm hai phần: phần tĩnh (stator) và phần quay (rotor). 2.2.1. Phần tĩnh (Stator) Stato có cấu tạo gồm vỏ máy, lỏi sắt và dây quấn: Vỏ máy: Vỏ máy có tác dụng cố định lõi sắt và dây quấn, không dùng để làm mạch dẫn từ. Thường vỏ máy được làm bằng gang. Đối với máy có công suất tương đối lớn (1000kW ) thường dùng thép tấm hàn lại làm thành vỏ máy. Tuỳ theo cách làm nguội máy mà dạng vỏ cũng khác nhau. Lõi sắt: Lõi sắt là phần dẫn từ. Vì từ trường đi qua lõi sắt là từ trường quay nên để giảm tổn hao lõi sắt được làm bằng những lá thép kỹ thuật điện ép lại. Khi đường kính ngoài lõi sắt nhỏ hơn 90 mm thì dùng cả tấm tròn ép lại. Khi đường kính ngoài lớn hơn thì dùng những tấm hình rẻ quạt ghép lại. Mặt trong của lõi thép có các rãnh để đặt dây quấn. SVTH: Dương Đức Đạt – Phạm Văn Cường Trang 12
- Đồ án học phần 1 GVHD: Trần Văn Hải a) b) c) Hình 2.2: (a) lõi thép stator; (b) lá thép; (c) rãnh chứa dây quấn. Rãnh chứa dây quấn có nhiều hình dạng khác nhau. Trong đó, phổ biến là rãnh hình thang và rãnh quả lê. Rãnh kín Rãnh hở Rãnh nửa hở Rãnh hình thang Rãnh quả lê Hình 2.3: Rãnh ở mặt trong stator. Dây quấn: Dây quấn stator được đặt vào các rãnh của lõi sắt và được cách điện tốt với lõi sắt. SVTH: Dương Đức Đạt – Phạm Văn Cường Trang 13
- Đồ án học phần 1 GVHD: Trần Văn Hải Pha U Pha V Pha W a) b) Hình 2.4. (a) sơ đồ bố trí ba cuộn dây stator. (b) dây quấn ba pha đặt trong rãnh. 2.2.2. Phần quay (rotor) Rotor có 2 loại chính : rotor kiểu dây quấn và rotor kiểu lòng sóc. Rotor dây quấn : Rotor có dây quấn giống như dây quấn của stator. Dây quấn 3 pha của rotor thường đấu hình sao còn ba đầu kia được nối vào vành trượt thường làm bằng đồng đặt cố định ở một đầu trục và thông qua chổi than có thể đấu với mạch điện bên ngoài. Đặc điểm là có thể thông qua chổi than đưa điện trở phụ hay suất điện động phụ vào mạch điện rotor để cải thiện tính năng mở máy, điều chỉnh tốc độ hoặc cải thiện hệ số công suất của máy. Khi máy làm việc bình thường dây quấn rotor được nối ngắn mạch. Nhược điểm so với động cơ rotor lồng sóc là giá thành cao, khó sử dụng ở môi trường khắc nghiệt và dễ cháy nổ . Rotor lồng sóc : Kết cấu loại dây quấn này rất khác với dây quấn stator. Trong mỗi rãnh của lõi sắt rotor đặt vào thanh dẫn bằng đồng hay nhôm dài ra khỏi lõi sắt và được nối tắt lại ở hai đầu bằng hai vành ngắn mạch bằng đồng hay nhôm làm thành một cái lồng mà người ta quen gọi là lồng sóc. SVTH: Dương Đức Đạt – Phạm Văn Cường Trang 14
- Đồ án học phần 1 GVHD: Trần Văn Hải 2.2.3. Khe hở không khí Vì rotor là một khối tròn nên khe hở đều. Khe hở trong máy điện không đồng bộ rất nhỏ để hạn chế dòng điện từ hóa lấy từ lưới và như vậy mới có thể làm cho hệ số công suất của máy cao hơn. 2.3. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG Xét stator động cơ không đồng bộ ba pha đơn giản có 6 rãnh, trên stator được bố trí ba cuộn dây AX, BY và CZ. Khi nối dây quấn stator vào nguồn điện 3 pha tần số f, trong dây quấn stator sẽ có hệ thông dòng đi ́ ện 3 pha (isu, isv, isw), dây quấn stator sẽ sinh ra từ trường quay (như hình 2.5) với tốc độ: 60. f n1 (vòng/phút) (2.1) p Trong đó: f1: tần số nguồn điện. p: số đôi cực từ của dây quấn. SVTH: Dương Đức Đạt – Phạm Văn Cường Trang 15
- Đồ án học phần 1 GVHD: Trần Văn Hải i iU iV iW t 0 t= /2 t= /2+2 /3 t= /2+4 /3 A A A Y Z Y Z Y Z C C B C B B X X X Hình 2.5: Từ trường quay stator và sự hình thành các cực từ. Từ trường quay quét qua dây quấn rotor cảm ứng trong dây quấn rotor một sức điện động cảm ứng E2. Do dây quấn rotor nối ngắn mạch, nên E2 tạo ra dòng điện I2 chạy trong các thanh dẫn rotor (chiều của i 2 xác định theo qui tắc bàn tay phải như hình 2.5). Dòng điện I2 cũng tạo ra từ trường quay với tốc độ n1 cùng chiều với từ trường stator. Từ trường trong khe hở không khí của máy là tổng từ trường do dòng điện stator và dòng điện rotor tạo ra và cũng là từ trường quay với tốc độ n1. Từ trường khe hở không khí sẽ tác dụng lên dòng điện I2 lực F (chiều của F xác định theo qui tắc bàn tay trái như hình 2.5). Tập hợp các lực tác dụng lên thanh dẫn theo phương tiếp tuyến với bề mặt rotor tạo ra mômen quay rotor. Và rotor sẽ quay cùng chiều từ trường với tốc độ n2 nhỏ hơn tốc độ n1. Hiệu số giữa tốc độ từ trường và tốc độ rotor gọi là tốc độ trượt (n): n = n1 n2 (2.2) Tỷ số: SVTH: Dương Đức Đạt – Phạm Văn Cường Trang 16
- Đồ án học phần 1 GVHD: Trần Văn Hải n n1 n2 s = (2.3) n1 n1 Đây chính là hệ số trượt của động cơ. n1 F I2 N2 F stator rotor Hình 2.6. Nguyên lý làm việc của động cơ không đồng bộ ba pha. Khi s=0 nghĩa là n1=n2, tốc độ rotor bằng tốc độ từ trường, chế độ này gọi là chế độ không tải lý tưởng (không có bất cứ sức cản nào lên trục). Ở chế độ không tải thực, s 0 vì có một ít sức cản gió, ma sát do ổ bi … Khi hệ số trượt bằng s=1, lúc đó rotor đứng yên (n2=0), momen trên trục bằng momen mở máy. Hệ số trượt ứng với tải định mức gọi là hệ số trựơt định mức. Tương ứng với hệ số trượt này gọi tốc độ động cơ gọi là tốc độ định mức. Tốc độ động cơ không đồng bộ bằng: n2 n1 * (1 s) (2.4) Một đặc điểm quan trọng của động cơ không đồng bộ là dây quấn stator không được nối trực tiếp với lưới điện, sức điện động và dòng điện trong rotor có được là do cảm ứng, chính vì vậy người ta cũng gọi động cơ này là động cơ cảm ứng. SVTH: Dương Đức Đạt – Phạm Văn Cường Trang 17
- Đồ án học phần 1 GVHD: Trần Văn Hải Tần số dòng điện trong rotor rất nhỏ, nó phụ thuộc vào tốc độ trượt của rotor so với từ trường: n1 n2 p * n1 * (n1 n2 ) f2 p* s * f1 (2.5) 60 60 * n1 Động cơ không đồng bộ có thể làm việc ở chế độ máy phát điện nếu ta dùng một động cơ khác quay nó với tốc độ cao hơn tốc độ đồng bộ, trong khi các đầu ra của nó được nối với lưới địện. Nó cũng có thể làm việc độc lập nếu trên đầu ra của nó được kích bằng các tụ điện. Động cơ không đồng bộ có thể cấu tạo thành động cơ một pha. Động cơ một pha không thể tự mở máy được, vì vậy để khởi động động cơ một pha cần có các phần tử khởi động như tụ điện, điện trở … Khi nam châm điện quay (tốc độ n1 vòng/ phút ) làm đường sức từ quay cắt qua các cạnh của khung dây cảm ứng gây nên sức điện động E trên khung dây. Sức điện động E sinh ra dòng điện I chạy trong khung dây. Vì dòng điện I nằm trong từ trường nên khi từ trường quay làm tác động lên khung dây một lực điện từ F. Lực điện từ này làm khung dây chuyển động với tốc độ n vòng/ phút. 2.4. CÁC YÊU CẦU VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHỂN ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.4.1. Những yêu cầu đặt ra trong quá trình điều khiển động cơ Những động cơ trước đây thường được chế tạo để làm việc với tải không đổi trong suốt quá trình làm việc. Điều này làm cho hiệu suất làm việc của hệ thống thấp, một phần đáng kể công suất đầu vào không được sử dụng hiệu quả. Hầu hết thời gian momen động cơ sinh ra đều lớn hơn momen yêu cầu của tải. Khi khởi động trực tiếp từ lưới nguồn, dòng khởi động rất lớn. Điều này làm tổn thất công suất lớn trên đường truyền và trong rotor, làm nóng động cơ, thậm chí có thể SVTH: Dương Đức Đạt – Phạm Văn Cường Trang 18
- Đồ án học phần 1 GVHD: Trần Văn Hải làm hỏng lớp cách điện. Dòng khởi động lớn có thể làm sụt điện áp nguồn, ảnh hưởng đến các thiết bị khác dùng chung nguồn với động cơ. Khi chạy không tải, dòng điện chạy trong động cơ chủ yếu là dòng từ hóa, tải hầu như chỉ có tính cảm. Kết quả là hệ số công suất (PF: Power Factor) rất thấp, khoảng 0,1. Khi tải tăng lên dòng điện làm việc bắt đầu tăng. Dòng điện từ hóa duy trì hầu như không đổi trong suốt quá trình hoạt động từ không tải đến đầy tải. Vì vậy, khi tải tăng hệ số công suất cũng lên. Khi động cơ làm việc với hệ số công suất nhở hơn 1, dòng điện trong động cơ không hoàn toàn sin. Điều này cũng làm giảm chất lượng công suất nguồn, ảnh hưởng đến các thiết bị khác dùng chung nguồn với động cơ. Trong quá trình làm việc, nhiều lúc cần dừng khẩn cấp hoặc đảo chiều động cơ. Độ chính xác trong tốc độ, khả năng dừng chính xác, đảo chiều tốt làm tăng năng suất lao động cũng như chất lượng sản phẩm. Trong các ứng dụng trước đây, các phương pháp hãm cơ thường được sử dụng. Lực ma sát giữa phần cơ và má phanh có tác dụng hãm. Tuy nhiên việc hãm này rất kém hiệu quả và tổn hao nhiệt lớn. Trong nhiều ứng dụng, công suất đầu vào là một hàm phụ thuộc vào tốc độ như quạt, máy bơm. Ở những tải loại này, momen cản tỷ lệ với bình phương tốc độ, công suất tỷ lệ với lập phương của tốc độ. Do đó việc điều chỉnh tốc độ, điều này phụ thuộc vào tải, có thể tiết kiệm điện năng. Tính toán cho thấy việc giảm 20% tốc độ động cơ có thể tiết kiệm được 50% công suất đầu vào. Mà điều này là không thể thực hiện được đối với những động cơ sử dụng trực tiếp điện áp lưới. Khi lưới điện cấp cho động cơ có hệ số công suất nhỏ hơn đơn vị định mức, dòng điện trong động cơ chứa nhiều thành phần điều hòa bậc cao. Điều này làm tăng tổn thất trong động cơ dẫn đến giảm tuổi thọ của động cơ. Momen sinh ra bởi động cơ bị gợn sóng. Các thành phần điều hòa bậc cao có thể loại bỏ khi hoạt động ở tần số cao bởi tính chất cảm của động cơ. Nhưng ở tần số thấp động cơ chạy sẽ bị rung, SVTH: Dương Đức Đạt – Phạm Văn Cường Trang 19
- Đồ án học phần 1 GVHD: Trần Văn Hải làm ảnh hưởng đến các vòng đồng của rotor. Động cơ làm việc ở lưới nguồn không ổn định nếu không được bảo vệ sẽ làm giảm tuổi thọ của động cơ. Từ những phân tích trên ta thấy rằng cần phải có một hệ điều khiển thông minh. Sự phát triển của các van công suất, công nghệ sản xuất IC tích hợp cao cho ra đời những bộ vi xử lý có tốc độ xử lý ngày càng nhanh và sự phát triển của kỹ thuật tính toán đã dẫn đến việc điều khiển động cơ không đồng bộ có thể đạt được chất lượng cao. 2.4.2. Các phương pháp khởi động động cơ không đồng bộ 2.4.2.1. Mở máy trực tiếp động cơ điện rotor lồng sóc Đây là phương pháp mở máy đơn giản nhất, chỉ việc đóng trực tiếp động cơ điện vào lưới điện là được. Ưu điểm: Đây là phương pháp đơn giản. Nếu nguồn điện tương đối lớn thì có thể dùng phương pháp này để mở máy vì mở máy nhanh và đơn giản. Nhược điểm: Dòng điện mở máy tương đối lớn. Nếu quán tính của tải tương đối lớn, thời gian mở máy quá dài thì có thể làm cho máy nóng và ảnh hưởng đến điện áp của lưới . SVTH: Dương Đức Đạt – Phạm Văn Cường Trang 20
CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD
-
Luận án Tiến sĩ Nông nghiệp: Nghiên cứu ứng dụng chỉ thị phân tử trong chọn tạo giống lúa Bắc Thơm 7 chịu mặn
251 p | 475 | 165
-
Đồ án tốt nghiệp: Nghiên cứu ứng dụng phần mềm Topo, Nova 5.0 trong công tác khảo sát tuyến đường giao thông
112 p | 314 | 82
-
Đồ án tốt nghiệp ngành Điện tự động công nghiệp: Tìm hiểu về hệ thống BMS trong các tòa nhà cao tầng. Đi sâu nghiên cứu ứng dụng BMS trong tòa nhà Bạch Đằng HP
86 p | 260 | 75
-
Đồ án tốt nghiệp: Ứng dụng phần mềm GUIDE trong Matlab để thiết kế động cơ không đồng bộ Rotor lồng sóc
95 p | 378 | 62
-
Đồ án: Nghiên cứu tổng hợp nhôm oxit hoạt tính có chất lượng cao, ứng dụng làm chất xúc tác và chất hấp phụ ở quy mô pilôt
61 p | 453 | 61
-
Đồ án: Nghiên cứu về SDR và ứng dụng
91 p | 178 | 47
-
Đồ án: Nghiên cứu tách chiết dầu vỏ hạt điều và ứng dụng làm nhiên liệu sinh học
78 p | 269 | 45
-
Đồ án tốt nghiệp ngành Điện tự động công nghiệp: Nghiên cứu ứng dụng điều khiển mờ cho hệ thống điều khiển mức nước và kiểm chứng trên matlab-Simulink
72 p | 161 | 33
-
Đồ án nghiên cứu khoa học: Ứng dụng công nghệ cảm biến IoT vào mô hình thủy canh
30 p | 136 | 32
-
Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Nông nghiệp: Nghiên cứu ứng dụng chỉ thị phân tử trong chọn tạo giống lúa Bắc Thơm 7 chịu mặn
27 p | 259 | 24
-
Đồ án tốt nghiệp: Nghiên cứu ứng dụng malt thóc trong đồ uống có cồn
88 p | 187 | 22
-
Tóm tắt luận án tiến sĩ học hóa: Nghiên cứu ứng dụng phương pháp von-ampe hòa tan anot để đánh giá hiệu quả xử lý một số hợp chất nitro và 2,4-D bằng oxi hoạt hóa
10 p | 104 | 12
-
Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu ứng dụng kết cấu dầm bê tông dự ứng lực đúc sẵn với bê tông cường độ cao cho phát triển giao thông khu vực Đông Nam Bộ
27 p | 10 | 4
-
Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu ứng dụng sóng siêu âm dự đoán cường độ chịu nén và vết nứt của bê tông sử dụng tro bay và bột đá
27 p | 27 | 4
-
Tóm tắt luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu ứng dụng biogas-diesel cho động cơ lắp trên phương tiện cơ giới đường bộ phục vụ giao thông nông thôn Việt Nam
27 p | 52 | 2
-
Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu ứng dụng lý thuyết độ tin cậy phân tích ổn định hệ vỏ hầm thủy điện và môi trường đất đá xung quanh
27 p | 3 | 1
-
Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa: Nghiên cứu ứng dụng điều khiển học tăng cường cho xe hai bánh tự cân bằng có mô hình bất định không dừng và nhiễu cơ cấu chấp hành
27 p | 3 | 1
Chịu trách nhiệm nội dung:
Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA
LIÊN HỆ
Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM
Hotline: 093 303 0098
Email: support@tailieu.vn