Tóm tắt luận văn thạc sỹ: Ước lượng từ thông trong điều khiển vector tựa từ thông rôt động cơ không đồng bộ

Chia sẻ: Huỳnh Thị Thùy Dương | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:99

Thêm vào BST

Báo xấu

232
lượt xem 70
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tóm tắt luận văn thạc sỹ "Ước lượng từ thông trong điều khiển vector tựa từ thông rôt động cơ không đồng bộ" trình bày tổng quan về mô hình điều khiển Foc động cơ không đồng bộ trong các không gian véc tơ, nguyên lý điều khiển véc tơ tựa từ thông roto,...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Tóm tắt luận văn thạc sỹ: Ước lượng từ thông trong điều khiển vector tựa từ thông rôt động cơ không đồng bộ

i BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP THÁI NGUYÊN --------------------------------------- NGUYỄN THỊ XUÂN THU ĐỀ TÀI: ƯỚC LƯỢNG TỪ THÔNG TRONG ĐIỀU KHIỂN VECTOR TỰA TỪ THÔNG RÔT ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ Thái Nguyên - Năm 2014 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/
ii LỜI CAM ĐOAN Tên tôi là : Nguyễn Thị Xuân Thu Sinh ngày: 15 tháng 10 năm 1975 Học viên lớp cao học khóa 14 – Tự động hóa - Trường Đại học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên – Đại học Thái Nguyên. Tôi xin cam đoan bản luận văn: Ứơc lƣợng từ thông trong điều khiển vector từ tựa thông roto động cơ không đồng bộ do tôi tự nghiên cứu hoàn thành dưới sự hướng dẫn của thầy giáo PGS.TS.Nguyễn Văn Liễn. Các số liệu và kết quả là hoàn toàn đúng với thực tế. Để hoàn thành luận văn này em chỉ sử dụng những tài liệu được ghi trong danh mục tài liệu tham khảo và không sao chép hay sử dụng bất kỳ tài liệu nào khác. Nếu phát hiện có sự sao chép em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm. Tác giả luận văn Nguyễn Thị Xuân Thu Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/
iii Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/
iv LỜI CẢM ƠN Em xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô giáo ở khoa Sau Đại học – Trường Đại học KTCN Thái Nguyên,Cùng các giáo sư, phó giáo sư, tiến sĩ đã quan tâm tổ chức chỉ đạo và trực tiếp giảng dạy khóa cao học của chúng tôi. Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy giáo hướng dẫn PGS.TS. Nguyễn Văn Liễn. Thầy đã gợi mở hướng nghiên cứu và đã tận tình hướng dẫn với những ý kiến cụ thể , tạo điều kiện giúp em từng bước hoàn thiện, nâng cao khả năng nghiên cứu trong quá trình thực hiện luận văn này. Em cũng xin trân trọng cảm ơn gia đình, bạn bè và đồng nghiệp – những người đã luôn ủng hộ và động viên em nghiên cứu và hoàn thành luận văn. Tuy nhiên do bản thân mới bắt đầu trên con đường nghiên cứu đầy thách thức, chắc chắn bản luận văn còn nhiều thiếu sót. Rất mong được sự góp ý của các thầy cô giáo và đồng nghiệp. Em xin trân trọng cảm ơn! Học viên Nguyễn Thị Xuân Thu Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/
v MỤC LỤC Trang Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục các các chữ viết tắt vi Danh mục các hình vẽ và bảng biểu vii Lời nói đầu 1 Chƣơng 1: TỔNG QUAN VỀ MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN FOC ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ TRONG CÁC KHÔNG GIAN VÉC TƠ 3 1.1. Giới thiệu chung về động cơ không đồng bộ 3 1.1.1 Lịch sử ra đời của động cơ không đồng bộ 3 1.1.2 Cấu tạo của động cơ không đồng bộ 3 1.1.3. Nguyên lý hoạt động của động cơ không đồng bộ xoay chiều ba pha 4 1.1.4 Ứng dụng và ưu, nhược điểm của động cơ không đồng bộ xoay chiều ba pha 5 1.2. Mô hình ba pha của động cơ không đồng bộ 6 1. 3. Đại lƣợng véc tơ không gian 12 1.4. Mô hình động cơ không đồng bộ trong các hệ tọa độ trực giao 16 1.4.1. Mô hình trong hệ tọa độ gắ n với stato (0) 16 1.4.2. Mô hình trong hệ tọa độ quay đồng bộ (dq0 ) 21 1.4. 3. Mô hình trong hệ tọa độ gắn với roto (D, Q, O) 25 CHƢƠNG 2: NGUYÊN LÝ ĐIỀU KHIỂN VÉC TƠ TỰA TỪ THÔNG ROTO 29 2.1. Nguyên lý điều khiển 29 2.2. Tổng quan về biến tần 33 2.2.1. Biến tần sử dụng trong công nghiệp 33 2.2.2. Các loại biến tần 35 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/
vi 2.3. Các phƣơng pháp điều khiển nghịch lƣu 37 2.3.1. Phương pháp PWM thông thường 38 2.3.2. Phương pháp điều chế vector không gian SPWM 41 Chƣơng 3: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN 50 3.1. Thiết kế bộ điều khiển dòng điện isd và isq 50 3.1.1. Mô hình gần đúng của động cơ không đồng bộ trong hệ tọa độ d,q tựa từ thông roto. 50 3.1.2. Tổng hợp hai bộ điều khiển dòng điện riêng rẽ có bù tách kênh 52 3.2. Thiết kế bộ điều khiển từ thông roto 55 3.3. Ƣớc lƣợng từ thông rô to 57 Chƣơng 4: MÔ PHỎNG VÀ THÍ NGHIỆM 60 4.1. Tính toán các thông số động cơ 60 4.1.1.Tính Lr , Ls , Lm từ mô hình thay thế máy điện 61 4.1.2.Tính I sd 0 , I sq 0 , rd 0 62 4.2.Mô phỏng hệ thống điều khiển trên Matlab – Simulink 63 4.2.1.Mô hình mô phỏng 63 4.2.2.Kết quả mô phỏng khi thay đổi mô men động cơ 66 4.2.3.Kết quả mô phỏng khi thay đổi lượng đặt từ thông 68 4.3.Đánh giá kết quả thực nghiệm 71 4.3.1. Cấu hình thực nghiêm về điều khiển véc tơ tựa từ thông rô to động cơ không đồng bộ 71 4.3.2. Giới thiệu về mô hình thực nghiệm 74 4.3.3. Các kết quả thực nghiệm 75 4.3.4. Đánh giá kết quả mô phỏng và thực nghiệm 76 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/
vii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT STT Ký hiệu Diễn giảng nội dung 1 IM Induction Motor Động cơ không đồng bộ 2 FOC Field Orientated Control Điều khiển tựa từ thông roto 3 FOC-IM FieldOrientated Control Induction Điều khiển tựa từ thông roto cho Motor động cơ không đồng bộ 4 PWM Pulse Width Modulation Điều chế động rộng xung 5 SVPWM SpaceVectorPulseWidth Điều biến vector không gian Modulation Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/
viii Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/
ix DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU A, Hình vẽ Số hiệu Nội dung Trang Hình 1.1. Sơ đồ dây quấn tập trung của KĐB 7 Hình 1.2. Sơ đồ 3 pha quy đổi về stato của KĐB 9 Hình 1.3. Mô hình giải thích cách tính sức điện động roto 11 Hình 1.4. (a) Mô hình của điều khiển trong hệ tọa độ cực; (b) các đại lượng véctơ 12 Hình 1.5. Phân bổ mật độ dòng điện khi chỉ có pha a có dòng điện 13 Hình 1.6. Sức từ động toàn phần của stato 14 Hình 1.7. Phân bố mật độ từ thông tổng từ các dòng stato ở hình 1.6 15 Hình 1.8. Biểu diễn vector trên hệ trục αβ 17 Hình 1.9. Sơ đồ thay thế của động cơ không đồng bộ trong hệ trục (0) 18 Hình 1.10. Sơ đồ cấu trúc của động cơ trong hệ tọa độ (0) 19 Hình 1.11. Mô hình trạng thái của điều khiển trọng hệ tọa độ (0  ) 21 Hình 1.12. Biểu diễn véc tơ không gian trong hệ trục d, q 22 Hình 1.13. Sơ đồ thay thế điều khiển trong hệ trục tọa độ dq 24 Hình 1.14. Biểu diễn vector không gian trong hệ trục gắn với roto (DQ ) 25 Hình 1.15. Sơ đồ thay thế điều khiển trong hệ tọa độ gắn với roto 26 Hình 1.16. Sơ đồ cấu trúc của điều khiển trong hệ tọa độ gắn với roto 27 Hình 2-1 Đồ thị véc tơ cho trường hợp tựa hệ trục d,q và véc tơ từ thông roto 29 Hình 2-2 . Sự tương đồng giữa động cơ không đồng bộ trong hệ tọa độ tựa từ thông rôto và động cơ một chiều kích từ độc lập 31 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/
x Hình 2.3. Sơ đồ khối hệ thống điều khiển vecto tựa từ thông roto 32 Hình 2.4. Sơ đồ cấu trúc của biến tần gián tiếp 36 Hình 2.5 Điều chế độ rộng Xung ( a. Hai cực tính; b. Một cực tính) 39 Hình 2.6. Sơ đồ cấu trúc hệ điều khiển nghịch lưu áp ba pha PWM thông thường. 40 Hình 2.7. Dạng điện áp ra của sơ đồ nghịch lưu áp ba pha. 41 Hình 2.8. Nghịch lưu áp ba pha (a) và đồ thị điện áp ra sáu bậc (b). 42 Hình 2.9. Các sectơ và vectơ biên chuẩn trong mặt phẳng  43 Hình 2.10. Các vectơ biên chuẩn và các sectơ 45 Hình 2.11. Mẫu xung trong mỗi sector 49 Hình 3.1. Dòng điện động cơ trên trục d, q 50 Hình 3.2. Sơ đồ thay thế gần đúng của động cơ không đồng bộ 51 Hình 3.3. Mô hình gần đúng của động cơ không đồng bộ trong hệ tọa độ tựa từ thông roto. 52 Hình 3.4. Sơ đồ khối của mạch vòng dòng điện isd và isq 53 Hình 3.5. Cấu trúc điều khiển dòng điện và tách kênh 53 Hình 3.6. Điều khiển dòng riêng rẽ có bù sức điện động esd và esq R11 và R12 được lấy theo (3.7). 54 Hình 3.7.(a)Mô hình mạch vòng điều khiển, (b) Sơ đồ khối hàm truyền hệ FOC-IM 54 56 Hình 3.8. Mô hình ước lượng dòng điện stato iˆsd và iˆsq 58 Hình 3.9. Mô hình ước lượng từ thông 59 Hình 3.10. Mô hình ước lượng momen điện từ 59 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/
xi Hình 4.1. Mô hình tính toán máy điện xoay chiều 61 Hình 4.2. Mô hình mô phỏng điều khiển động cơ không đồng bộ sử dụng thuật toán FOC 64 Hình 4.3. Mô hình động cơ không đồng bộ trên trục dq 64 Hình 4.4. Mô hình mô phỏng bộ điều khiển dòng điện có bù tách kênh 65 Hình 4.5. Bộ ước lượng từ thông roto 65 Hình 4.6 Khối tính toán góc quay của từ thông rô to 66 Hình 4.7. Đáp ứng tốc độ khi thay đổi momen 66 Hình 4.8. Đáp ứng từ thông khi thay đổi momen 67 Hình 4.9. Đáp ứng dòng điện id khi thay đổi momen 67 Hình 4.10. Đáp ứng dòng điện iq khi thay đổi momen 67 Hình 4.11. Dòng điện iabc khi thay đổi momen 68 Hình 4.12. Đáp ứng từ thông 69 Hình 4.13. Đáp ứng bộ điều khiển dòng điện id 69 Hình 4.14. Đáp ứng bộ điều khiển dòng điện iq 70 Hình 4.15. Đáp ứng dòng điện iabc 70 Hình 4.16. Động cơ không đồng bộ ba pha roto lồng sóc 71 Hình 4.17. Biến tần M440.siemensJPC 71 Hình 4.18.PLC S7-300 thu thập tín hiệu 72 Hình 4.19.Hệ thống thí nghiêm JPG 72 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/
xii Hình 4.20. Hệ thống tải trở 73 Hình 4.21 Máy tính . 73 Hình 4.22. Kết quả thực nghiệm khi thay đổi lượng đặt tốc độ 75 Hình 4.23. Kết quả thực nghiệm đáp ứng tốc độ khi thay đổi mô men 75 B. Bảng biểu Bảng 2.1: Trạng thái các van , các vectơ biên chuẩn và vectơ u 45 Bảng 2.2 : Các ma trận tương ứng trong các secto 48 Bảng 4.1: Thông số động cơ 60 Bảng 4.2: Các thông số động cơ tính toán 62 Bảng 4.3: Thông số các bộ điều khiển 63 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/
xiii Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/
-1- MỞ ĐẦU Ngày nay cùng với sự phát triển mạnh mẽ của các ngành kỹ thuật điện tử, công nghiệp, thông tin, ngành kỹ thuật điều khiển tự động đang phát triển rất mạnh mẽ. Tự động hóa trong quá trình sản suất đã được phổ biến rộng rãi trong các hệ thống công nghiệp trên thế giới và đang dần phát triển trong hệ thống công nghiệp ở nước ta. Vai trò của tự động hóa trong sản xuất công nghiệp không những giảm nhẹ sức lao động cho con người góp phần rất lớn nâng cao năng lượng sản suất lao động mà còn góp phần cải thiện chất lượng sản phẩm. Một trong những vấn đề quan trọng trong các dây truyền tự động hóa sản suất hiện đại là việc điều chỉnh tốc độ động cơ.Theo thiết kế trung bình các hệ thống truyền động điện chiếm tỷ lệ 60% đến 65% lượng điện tiêu thụ của công nghiệp. Để đảm bảo năng suất cũng như chất lượng của một quá trình công nghệ thông thường các động cơ thường phải được điều chỉnh chính xác về tốc độ. Trước kia, để điều chỉnh tốc độ động cơ người ta thường sử dụng động cơ một chiều bởi vì ưu điểm của loại động cơ này rất dễ điều chỉnh tốc độ vì phần cảm và phần ứng của chúng tách rời nhau. Tuy nhiên, động cơ một chiều có nhược điểm là giá thành cao, phải bảo dưỡng cơ cấu cổ góp một cách thường xuyên gây khó khăn cho người vận hành. Hiện nay người ta có xu hướng ứng dụng động cơ không đồng bộ trong các dây truyền sản suất tự động để điều chỉnh tốc độ. Ưu điểm động cơ không đồng bộ; cấu tạo đơn giản ,dễ chế tạo, giá thành rẻ, dễ sử dụng, vận hành tin cậy và an toàn. Tuy nhiên nó cũng có nhược điểm là điều chỉnh tốc độ rất khó khăn. Vì vậy người ta đã nghiên cứu thiết kế hệ truyền động điện hệ thống điều khiển biến tần – động cơ không đồng bộ. Phương pháp điều khiển này đã trở thành phổ biến trong công nghiệp. 1. Tính cấp thiết của đề tài Trong phương pháp điều khiển bằng tần số người ta dùng hệ điều khiển véc tơ tựa từ thông, phương pháp điều khiển này nhằm quy đổi máy điện không đồng bộ ( cảm ứng) về mô hình tương tự như động cơ điện một chiều kích từ độc lập có các dòng điện kích thích và dòng điện sinh mô men tương đối độc lập nhau [1-2]. Khi có mô Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/
-2- hình tương đương thì việc tổng hợp điều khiển trở nên đơn giản bởi vì các biến điều khiển là tương đối độc lập. Các biến điều khiển được mô tả trong hệ tọa độ quay nên chúng là các lượng một chiều [1]. Trong hệ điều khiển véc tơ tựa từ thông (FOC) vấn đề điều khiển đã khóa chặt từ thông roto có tính quyết định trong nguyên lý điều khiển. Việc sử dụng cảm biến đo trực tiếp là rất phức tạp, do đó ước lượng từ thông phải thông qua mô hình của động cơ. Kết quả đề tài thiết kế xây dựng mô hình hệ thống biến tần điều khiển đông cơ không đồng bộ ba pha rô to lồng sóc, sử dụng thuật toán điều khiển véc tơ tựa từ thông ro to động cơ không đồng bộ. Để làm bộ thí nghiệm giảng dạy trong môn học truyền động điện tại phòng thí nghiệm Trường Cao Đẳng Công Nghiệp Hóa Chất. 2. Mục tiêu nghiên cứu Đề tài nhằm đi sâu vào tìm hiểu phương pháp điều khiển FOC và mô hình ước lượng từ thông, thực hiện mô phỏng và thực nghiệm để kiểm trứng với kết quả thiết kế(với đối tượng điều khiển là mô hình hệ thống biến tần điều khiển động cơ không đồng bộ ba pha rô to lồng sóc ) tại trung tâm thí nghiệm của Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên. 3. Nội dung của luận văn Với nội dung đặt ra, nội dung luận văn bao gồm các chương sau Chương 1: Tổng quan về mô hình điều khiển FOC động cơ không đồng bộ trong không gian khác nhau. Chương 2: Nguyên lý điều khiển véc tơ tựa từ thông Chương 3: Thiết kế điều khiển Chương 4: Mô phỏng và thí nghiệm tại phòng thí nghiệm của trường Đai học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên. Kết luận và kiến nghị Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/
-3- CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN FOC ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ TRONG CÁC KHÔNG GIAN VÉC TƠ 1.1 Giới thiệu chung về động cơ không đồng bộ 1.1.1 Lịch sử ra đời của động cơ không đồng bộ Vào năm 1820, Hans Christian và Oersted đã tiến hành các thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của từ trường dòng điện. Một năm sau đó, Michael Faraday đã khám phá ra trường điện từ quay và động cơ điện đầu tiên ra đời. Faraday tiếp tục khám phá ra cảm ứng điện từ vào năm 1831 nhưng phải đến năm 1833 thì Tesla mới phát minh ra động cơ không đồng bộ xoay chiều. Ngày nay, các động cơ điện chia làm 2 loại : động cơ điện một chiều và động cơ điện xoay chiều, động cơ xoay chiều gồm: động cơ đồng bộ và động cơ không đồng bộ. Cho đến ngày nay, lý thuyết xây dựng động cơ điện vẫn dựa trên các lý thuyết của Oersted, Faraday và Tesla/. Cấu trúc của động cơ không đồng bộ gồm 2 phần chính: Stator đứng yên và phần Rotor quay. Động cơ không đồng bộ gồm 2 loại: Động cơ không đồng bộ Rotor dây quấn và Động cơ không đồng bộ Rotor lồng sóc (ngắn mạch) 1.1.2 Cấu tạo động cơ không đồng bộ Động cơ không đồng bộ gồm 2 phần stator (phần tĩnh) và rotor (phần quay) . 1. Stator: Gồm vỏ máy, lõi sắt, dây quấn. a. Vỏ máy: Thường làm bằng gang. Đối với máy công suất lớn (>1000kW) thường dùng thép tấm hàn lại thành vỏ. Vỏ máy có tác dụng cố dịnh và không dùng để dẫn từ . Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/
-4- b. Lõi sắt: Được làm bằng các lá thép kỹ thuật điện dày 0,35mm-0,5mm ghép lại. Lõi sắt là phần dẫn từ. Vì từ trường qua lõi sắt là từ trường xoay chiều nhằm giảm tổn hao do dòng xoáy gây nên mỗi lá thép kỹ thuật điện đều có sơn cách điện. Mặt trong lõi thép có xẻ rãnh để đặt dây quấn c. Dây quấn: Được đật vào các rãnh lõi sắt và cách điện với lõi sắt. Dây quấn stator gồm 3 cuộn dây đặt lệch nhau 1200. 2. Rotor a. Trục: Làm bằng lói thép để đỡ lõi sắt rotor. b. Lõi sắt: Gồm các lá thép kỹ thuật điện giống như ở stator. Lõi sắt được ép trực tiếp lên trục. Bên ngoài lõi sắt có xẻ rãnh để đặt dây quấn. c. Dây quấn: Gồm 2 loại rotor dây quấn và rotor lồng sóc - Rotor dây quấn: dây quấn giống dây quấn stator. Dây quấn 3 pha rotor thường đấu sao, 3 đầu kia nối vào 3 vành trượt làm bằng đồng đạt cố định ở 1 đầu trục và qua chổi than có thể đưa điện ra ngoài. Có thể thông qua chổi than đưa điện trở phụ hay suất điện động phụ vào mạch rotor để cải thiện mở máy, điều chỉnh tốc độ,hệ số công suất. Bình thường làm việc dây quấn rotor nối ngắn mạch. - Rotor lồng sóc: Mỗi rãnh của lõi sất được đật 1 thanh dẫn bằng đồng hoặc bằng nhôm và được nối tát ở 2 đầu bằng 2 vòng ngắn mạch đồng hoặc nhôm thành 1 cái lồng người ta gọi đó là lồng sóc. Dây quấn rotor lồng sóc không cần cách điện với lõi sắt. 3. Khe hở: Khe hở trong động cơ không đồng bộ rất nhỏ(0,2mm-1mm). Nhược điểm của động cơ không đồng bộ là : Điều chỉnh tốc độ và khống chế các quá trình khó khăn, đối với động cơ rô to lồng sóc có các chỉ tiêu khởi động xấu 1.1.3 Nguyên lý hoạt động của động cơ không đồng bộ xoay chiều ba pha Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/
-5- Động cơ không đồng bộ làm việc dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ. Khi đặt điện áp 3 pha vào ba dây quấn 3 pha đạt đối xứng trong lõi thép stator, khi đó trong khe hở không khí xuất hiện từ trường quay mà thành phần bậc 1 của từ truờng này quay với tốc độ góc là: 2 f 1  p trong đó: f là tần số dòng điện cáp cho stator p là số đôi cực của dây quấn stator. Đồng thời từ trường Stator này làm cảm ứng ra các dòng điện vòng trong các thanh dẫn Rotor (đối với loại rotor lồng sóc) hoặc các cuộn dây Rotor (đối với loại Rotor dây quấn). Các dòng điện Rotor này đặt trong từ trường Stator quay nên sinh ra lực điện từ (lực Lorentz). Tổng các lực này tạo ra mômen quay Rotor , Rotor quay cùng hướng với từ trường Stator quay. Lúc đầu khi từ trường Stator đã sinh ra thì Rotor tăng tốc nhanh để cố gắng bắt kịp từ trường quay đó, đồng thời từ trường quay quét qua Rotor càng giảm nên sức điện động cảm ứng phía Rotor sẽ giảm dần và dòng điện Rotor cũng giảm theo. Nếu tốc độ Rotor bằng tốc độ từ trường quay thí lúc đó sẽ không có lực điện từ được sinh ra và rotor quay chậm lại. Do đó tốc độ Rotor không thể bằng tốc độ đông bộ, tốc độ đông bộ phụ thuộc vào tần số nguồn điện cấp và số đôi cực của động cơ, sai khác giữa 2 tốc độ gọi là tốc độ trượt. 1.1.4 Ứng dụng, ưu và nhược điểm của động cơ không đồng bộ xoay chiều ba pha Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/
-6- Các động cơ không đồng bộ có ưu điểm là: rẻ tiền, thiết kế và sản xuất được dễ dàng, dễ bảo dưỡng, không cần vành chuyển mạch điện và chổi than, là loại động cơ được sử dụng rộng rãi. Chúng có Mômen quán tính và trọng lượng nhỏ, hiệu suất cao, khả năng quá tải lớn và vững chắc. Ngoài ra các động cơ không đồng bộ có thể làm việc trong các môi trường khắc nghiệt dễ cháy nổ vì chúng không có khả năng đánh lửa. Do những ưu điểm này mà động cơ không đồng bộ được ưu tiên quan tâm tìm hiểu như bộ biến đổi năng lượng điện cơ. Các động cơ không đồng bộ cũng có nhiều nhược điểm, như tốc độ của chúng phụ thuộc vào tần số và biên độ điện áp nguồn cấp mà trong thực tế nhiều lúc năng lượng cơ lại yêu cầu các tốc độ có thể thay đổi được. Chúng có thể chạy ở tốc độ gần bằng hằng số đối với tải và từ không tảI tới đầy tải. Điểu này không giống như các động cơ điện một chiều, các động cơ không đồng bộ gặp khó khăn để điều khiển tách bạch các thành phần dòng điện sinh mô men và từ thông. Để nâng cao hiệu suất sử dụngt hì hệ truyền động động cơ không đồng bộ thay đổi tốc độ có khả năng cấp cho động cơ điện ba pha có tần số và biên độ có thể thay đổi được, nên bộ điều khiển phức tạp hơn so với loại một chiều. hơn so với động cơ điện một chiều. 1.2. Mô hình ba pha của động cơ không đồng bộ Động cơ không đồng bộ có các dây quấn ba pha ở roto và stato,được nghiên cứu ở đây với các giả thiết: - Khe hở không khí là đều - Mạch từ tuyến tính - Các dây quấn là đối xứng và được bố trí sao cho từ thông dọc theo chu vi khe hở không khí có dạng hình sin - Gọi k là tên dây quấn thì ta có phương trình điện áp như sau: d k u k  Rk i k   ek dt Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/
-7- Từ thông móc vòng của mỗi dây quấn  k  k L jk ik Mômen điện trở của động cơ  k  k L jk ik Mômen điện trở của động cơ 1 d k M  2  i . k k d m Trong đó: as, bs, cs, ar, br, cr là tên gọi của dây quấn stato và roto k=as/bs/cs/ar/br/cr j= as/bs/cs/ar/br/cr Đặt L: điện cảm chính của các dây quấn pha stato L: điện cảm tản Ns: số vòng dây một pha stato Nr: số vòng dây một pha roto m: vị trí góc của dây quấn roto thì có thể viết được 6 phương trình điện áp cho KĐB như sau nếu mạch từ còn chưa bão hòa (điện cảm là hằng) Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/