Nghiên cứu, tính chọn, vận hành biến tần INVT GP10 điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ ba pha

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (522.12 KB, 30 trang )

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà NộiKhoa Điện

Báo Cáo Tốt Nghiệp

1

GVHD : Nguyễn Đăng Khang

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà NộiKhoa Điện
LỜI NÓI ĐẦU
Tự động hoá là một ngành khá mới ở nước ta nhưng chính vì những lợi ích
của nó mang lại nên việc xây dựng và phát triển nền tự động hoá của nước nhà là
không thể thiếu, trong đó quá trình đào tạo ra những cán bộ, kỹ sư giỏi về chuyên
nghành tự động hoá là hạt nhân chính. Là một trong những nơi đào tạo ra nhưng

kỹ sư, thạc sỹ, cán bộ tự động hoá giỏi, khoa điện bộ môn tự động hoá Đại
Học Công Nghiệp VIỆT HUNG luôn đem đến cho đất nước kỹ sư tương lai.
Được may mắn học trong một ngôi trường có nhiều thầy cô giáo giỏi
chúng em các bạn luôn luôn cố gắng học hỏi bồi dưỡng kiến thức cho nghành
học của mình để mai sau phục vụ đất nước. Sau một quá trình học tập và tu
dưỡng trong trường, trước khi ra trường chúng em xin làm một đề tài nghiên
cứu “ Nghiên cứu, tính chọn, vận hành biến tần INVT GP10 điều khiển tốc
độ động cơ không đồng bộ ba pha ”.

Báo Cáo Tốt Nghiệp

2

GVHD : Nguyễn Đăng Khang

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà NộiKhoa Điện

I. KHÁI QUÁT VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA
1.1. Khái quát chung
Động cơ không đồng bộ 3 pha là máy điện xoay chiều ,làm việc theo nguyên
lý cảm ứng điện từ, có tốc độ của rotor khác với tốc độ từ trường quay trong
máy .
Động cơ không đồng bộ 3 pha được dùng nhiều trong sản xuất và sinh hoạt
vì chế tạo đơn giản, giá rẻ, độ tin cậy cao, vận hành đơn giản, hiệu suất cao, và
gần như không cần bảo trì. Dải công suất rất rộng từ vài Watt đến 10.000hp. Các
động cơ từ 5hp trở lên hấu hết là 3 pha còn động cơ nhỏ hơn 1hp thường là một
pha .
1.2. Cấu tạo
Giông như các loại máy điện quay kháÁ c ,động cơ không đồng bộ ba pha
gồm có các bộ phận chính sau :
– phần tỉnh hay còn gọi là stato
–

phần quay hay còn gọi là roto

1.2.1. Phần tĩnh
Báo Cáo Tốt Nghiệp

3

GVHD : Nguyễn Đăng Khang

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà NộiKhoa Điện

Trên stator có vỏ, lõi thép và dây quấn.
1.2.1.1. Vỏ máy
Vỏ máy có tác dụng cố định lõi thép và dây quấn .Thường võ máy làm bằng
gang. Đối với vỏ máy có công suất tương đối lớn ( 1000 kw ) thường dung thép
tấm hàn lại làm vỏ máy ,tùy theo cách làm nguội ,máy và dạng vỏ máy cũng khác
nhau .
1.2.1.2. Lõi thép
Lõi thép là phần dẫn từ. Vì
từ trường đi qua lõi thép là từ
trường quay nên để giảm bớt tổn
hao, lõi thép được làm bằng những
lá thép kỹ thuật điện dày 0,5 mm
ép lại.Khi đường kính ngoài của
Hình 1.2 tấm thép hình rẻ quạt

lõi

thép

nhỏ

hơn 990mm thì

dùng cả tấm thép tròn ép lại. Khi

đường kính ngoài lớn hơn trị số trên thì phải dùng những tấm thép hình rẻ quạt
( hinh 1.2 ) ghép lại thành khối tròn .
1.2.1.3. Dây quấn
Dây quấn stator được đặt vài các rãnh của lõi thép và được cách điện tốt với
lõi thép. Dây quấn phấn ứng là phần dây bằng đồng được trong các rãnh phần ứng

và làm thành một hoặc nhiều vòng kín .Dây quấn là bộ phận quan trọng nhất của
động cơ vì nó trực tiếp tham gia vào quá trình biến dổi năng lượng từ điện năng
thành cơ năng. Đồng thời về mặt kinh tế thì giá thành của dây quấn cũng chiếm tỷ
lệ khá cao trong toàn bộ giá thành của máy.
Các yêu cầu đối với dây quấn bao gồm :

Báo Cáo Tốt Nghiệp

4

GVHD : Nguyễn Đăng Khang

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà NộiKhoa Điện
Sinh ra được một sức điện động cần thiết có thể cho một dòng điện nhất định
chạy qua mà không bị nóng quá một nhiệt độ nhất định để sinh ra một moment cần
thiết đồng thời đảm bảo đổi chiều tốt .
Triệt để tiết kiệm vật liệu, kết cấu đơn giản làm việc chắc chắn an toàn:
– Dây quấn phấn ứng có thể phân ra làm các loại chủ yếu sau :
+ Dây quấn xếp đơn và dây quấn xếp phức tạp
+ Dây quấn song đơn và dây quấn song phức tạp
Trong một số máy cở lớn còn dùng dây quấn hỗn hợp đó là sự kết hợp giữa
hai dây quấn xếp và song .
1.2.2. Phần quay
Phần này gồm 2 bộ phận chính là lõi thép và dây quấn rotor:
1.2.2.1. Lõi thép
Nói chung người ta dùng các lá thép kỹ thuật điện như ở stator lõi thép được
ép trực tiếp lên trục máy hoặc lên một giá rotor của máy .Phía ngoài của lá thép có
sẽ rãnh để đặt dây quấn .
1.2.2.2. Dây quấn Rotor

Phân loại làm hai loại chính rotor kiểu dây quấn va roto kiểu lồng sóc:
Loại rotor kiểu dây quấn : rotor kiểu dây quấn (hình 1.3 ) cũng giống như
dây quấn ba pha stator và có cùng số cực từ dây quấn stator .Dây quấn kiểu này
luôn đấu hình sao ( Y ) và có ba đấu ra đấu vào ba vành trượt gắn vào trục quay
rotor và cách điện với trục .Ba chổi than cố định và luôn tỳ trên vành trượt này để
dẫn điện và một biến trở cũng nối sao nằm ngoài động Cơ để khởi động hoặc điều
chỉnh tốc độ .
1.2.3. Khe hở
Vì rotor là một khối tròn nên khe hở đều, khe hở trong máy điện không
đồng bộ rất nhỏ ( từ 0,2mm đến 1mm trong máy điện cở nhỏ và vừa ) để hạn chế
Báo Cáo Tốt Nghiệp

5

GVHD : Nguyễn Đăng Khang

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà NộiKhoa Điện
dòng điện từ hóa lấy từ lưới vào ,và như vậy có thể làm cho hệ số công suất của
máy tăng cao .

Hình 1.3 : rotor kiểu dây quấn
Rotor kiểu lồng sóc ( hình 1.4 ) : Gồm các thanh đồng hoặc thanh nhôm đặt
trong rãnh và bị ngắn mạch bởi hai vành ngắn mạch ở hai đấu .Với động cơ nhỏ
,dây quấn rotor được đúc nguyên khối gồm thanh dẫn, vành ngắn mạch, cánh tản
nhiệt và cánh quạt làm mát .Các động cơ công suất trên 100kw thanh dẫn làm
bằng đồng được đặt vào các rãnh rotor và gắn chặt vành ngắn mạch .

Báo Cáo Tốt Nghiệp

6

GVHD : Nguyễn Đăng Khang

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà NộiKhoa Điện

1.2.4. Nguyên lý làm việc động cơ không đồng bộ ba pha
Khi có dòng điện ba pha chạy trong dây quấn stato thì trong khe hở không
khí suất hiện từ trường quay với tốc độ n 1 = 60f1/p (f1 là tần số lưới điện ; p là số
cặp cực ; tốc độ từ trường quay ) .Từ trường này quét qua dây quấn nhiều pha tự
ngắn mạch nên trong dây quấn rotor có dòng diện I 2 chạy qua. Từ thông do dòng
điện này sinh ra hợp với từ thông của stator tạo thành từ thông tổng ở khe hở .
Dòng điện trong dây quấn rotor tác dụng với từ thông khe hở sinh ra moment. Tác
dụng đó có quan hệ mật thiết với tốc độ quay n của rotor. Trong những phạm vi
tồc độ khác nhau thì chế độ làm việc của máy cũng khác nhau. Sau đây ta sẽ
nghiên cứu tác dụng của chúng trong ba phạm vi tốc độ .
Hệ số trượt s của máy :
s= =
Như vậy khi n = n1 thì s = 0, còn khi n = 0 thì s = 1 ; khi n > n1 ,s < 0 và
rotor quay ngược chiều từ trường quay n < 0 thì s > 1 .

Báo Cáo Tốt Nghiệp

7

GVHD : Nguyễn Đăng Khang

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà NộiKhoa Điện

1.2.4.1. Rotor quay cùng chiều từ trường nhưng tốc độ nGiả thuyết về chiều quay n1 của từ trường khe hở Φ và của rotor n như hình
1.5a .Theo qiu tắc bàn tay phải, xác đinh được chiều sức điện động E 2 và I2 ; theo
quy tắc bàn tay trái, xac định được lực F và moment M. Ta thấy F cùng chiều
quay của rotor, nghĩa lá điện năng đưa tới stator, thông qua từ truờng đã biến đổi
thành cơ năng trên trục quay rotor theo chiều từ trường quay n 1, như vậy đông cơ
làm việc ở chế độ động cơ điện .
1.2.4.2. Rotor quay cùng chiều nhưng tốc độ n> n1 (s< 0)
Dùng động cơ sơ cấp quay rotor của máy điện không đồng bộ vượt tốc độ
dồng bộ n > n1 .Lúc đó chiều từ trường quay quét qua dây quấn rotor sẽ ngược lại ,
sức điện động và dòng điện trong dây quấn rotor cũng đổi chiều nên chiều nên
chiều của M cũng ngược chiều n 1, nghĩa là ngược chiều với rotor, nên đó là
moment hãm ( hình 1.5b ).Như vậy máy đã biến cơ năng tác dụng lên trục động cơ
Báo Cáo Tốt Nghiệp

8

GVHD : Nguyễn Đăng Khang

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà NộiKhoa Điện
điện ,do động cơ sơ cấp kéo thành điện năng cung cấp cho lưới điện ,nghĩa là động
cơ làm việc ở chế độ máy phát
1.2.4.3. Rotor quay ngược chiều từ trường n< 0(s > 1)
Vì nguyên nhân nào đó mà rotor của máy điện quay ngược chiều từ trường
quay hình 1.5c, lúc này chiều của sức điện động và moment giống như ở chế độ
động cơ .Vì moment sinh ra ngược chiều quay với rotor nên có tác dụng hãm rotor
lại. Trường hợp này máy vừa lấy điện năng ở lưới điện vào, vừa lấy cơ năng từ
động cơ sơ cấp .Chế độ làm việc này gọi là chế độ hãm điện từ .

1.2.5. Các đường đặc tính của động cơ không đồng bộ
Đặc tính tốc độ n = F(P2). Theo công thức hệ số trượt ,ta có : n = n1(1-s).
Trong đó : s =. Khi động cơ không tải Pcu<< Pdt nên s ~ 0 động cơ điện quay gần
tốc độ đồng bộ n ~ n1 .Khi tăng tải thì tổn hao đồng cũng tăng lên n giảm một ít ,
nên đường đặc tính tốc độ là đường dốc xuống .
Đặc tính moment M=f(P2)

Ta

có M = f(s) thay đổi rất
nhiều .nhưng trong phạm vi 0

< sm thì đường M = f(s) gần
giống đường thẳng ,nên M2 =
f(P2) đường thẳng qua gốc tọa

độ.

Đặc tính hiệu suất η = f(P2)
Ta có hiệu suất của máy
điện không dồng bộ :
η = 100%
∑P tổng tổn hao, nhưng ở đây chỉ có tổn hao đồng thay đổi theo phụ tải còn các
tổn hao khác là không đổi .
Đặc tính hệ số công suất cosϕ = f(P2) .
Báo Cáo Tốt Nghiệp

9

GVHD : Nguyễn Đăng Khang

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà NộiKhoa Điện
Vì động cơ luôn luôn nhận công suất phản kháng từ lưới .Lúc không tải cosϕ rất
thấp thường < 0,2 .Khi có tải dòng điện I2 tăng lên nên cosϕ cũng tăng .
1.3. Các phương pháp điều khiển tốc độ
1.3.1. Điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ bằng phương pháp thay đổi
điện áp
1.3.1.1. Sơ đồ nguyên lý điều chỉnh
Để điều chỉnh điện áp ta dùng bộ biến đổi BĐ có tín hiệu điện áp ra thay đổi
theo tín hiệu điều khiển như sơ đồ nguyên lý sau

1.3.1.2. Đặc tính cơ trong điều chỉnh
• Nếu bỏ qua tổng trở nguồn và không dùng điện trở phụ trong mạch ro to
Điện áp nguồn thay đổi ta thu được một họ đặc tính điều chỉnh có độ trượt
tới hạn giữ nguyên còn Mth thay đổi tỉ lệ với U2

Báo Cáo Tốt Nghiệp

10

GVHD : Nguyễn Đăng Khang

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà NộiKhoa Điện

Như vậy những đường đặc tính điều chỉnh này có đoạn làm việc ngắn, độ
cứng thấp và Mth giảm nhanh khi điện áp giảm

Để cải thiện đặc tính điều chỉnh và làm giảm mức phát nóng của máy điện
người ta nối thêm một điện trở Rcđ vào mạch roto. Khi điện áp đặt vào stato là định
mức thì ta thu được đặc tính mềm hơn đặc tính tự nhiên, ta gọi nó là đường đặc
tính giới hạn

R2 + Rcd
sthgh = sth .
R2

M thgh = M th

Mthgh, sthgh : mô men và độ trượt tới hạn giới hạn của đặc tính giới hạn
Mth, sth : mô men và độ trượt tới hạn của đặc tính tự nhiên
Khi điện áp đặt vào khác định mức, mô men tới hạn M th.u sẽ thay đổi tỉ lệ
với bình phương điện áp còn độ trượt tới hạn sth.u thì không đổi
2

 U 
 = M thgh .U *2
M th.u = M thgh 
 U dm 
sth.u = sthgh = const

Báo Cáo Tốt Nghiệp

11

GVHD : Nguyễn Đăng Khang

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà NộiKhoa Điện
Dựa vào đặc tính giới hạn Mgh(s) ta suy ra đặc tính điều chỉnh ứng với giá trị
*2
U cho trước nhờ quan hệ M u = M gh .U

Các đường đặc tính điều chỉnh sẽ có dạng như sau:

• Nếu tính đến cả tổng trở nguồn
Trường hợp đơn giản ta xét bộ biến đổi có điện trở Rb, điện kháng Xb và các
thông số này không phụ thuộc vào điện áp U đặt vào động cơ, khi đó ta có :

sthgh =
M thgh =

R2 + Rcd
( R12t + ( X 1t + X 2 ) 2

[

3U 2

2ω 0 R1t + R12t + ( X 1t + X 2 ) 2

]=M

R1 + R12 + ( X 1 + X 2 ) 2
th

R1t + R12t + ( X 1t + X 2 ) 2

Trong đó R1t = R1+Rb ; X1t = X1 +Xb
Phương trình đặc tính cơ của đường đặc tính giới hạn sẽ là

2M thgh (1 + a, sthgh )
M gh =
s sthgh
+
+ 2a, sthgh
sthgh s

Báo Cáo Tốt Nghiệp

12

GVHD : Nguyễn Đăng Khang

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà NộiKhoa Điện
,
với a =

R1t
R + Rcd,
,
2

1.3.2. Điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ bằng phương pháp thay đổi tần
số nguồn f1
1.3.2.1. Khái niệm chung
Xuất phát từ biểu thức ω = ω 0 (1 − s ) =

2π f1
(1 − s), ta nhận thấy khi thay đổi tần số f1
p

ta cũng có thể thay đổi được tốc độ của động cơ không đồng bộ .
Ta có sơ đồ điều chỉnh như sau :

Do máy điện được thiết kế để làm việc với một tần số nhất định nên việc
thay đổi tần số sẽ làm ảnh hưởng đến chế độ công tác của máy điện .
•

•

•

E 1 = CΦ f 1 = U 1 − I 1 Z 1
•

•

U1
U1
CΦ f 1 ≈ U 1 ⇒ Φ =
= C’
Cf 1
f1
•

Nếu điện áp U1 = const thì khi tần số f1 tăng thì từ thông Φ sẽ giảm do đó sẽ

dẫn đến hiện tượng giảm mô men trong máy. Để giữ cho mô men không đổi thì ta
phải tăng dòng điện. Như vậy động cơ sẽ bị quá tải về điện
Báo Cáo Tốt Nghiệp

13

GVHD : Nguyễn Đăng Khang

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà NộiKhoa Điện
Nếu ta giảm tần số f1 thì từ thông Φ sẽ tăng lên, điều này sẽ làm đốt nóng
lõi thép và làm cho hiện tượng bão hoà từ trong máy tăng lên
Như vậy đối với phương pháp thay đổi tần số thì khi điều chỉnh tần số thì ta
cũng phải thay đổi U1 cho phù hợp nhằm mục đích giữ cho Φ là không đổi
1.3.2.2. Quy luật thay đổi tần số
Khi tiến hành điều chỉnh nếu ta giữ cho hệ số quá tải về mô men là một hằng
số thì chế độ làm việc của máy điện sẽ luôn được duy trì ở mức tối ưu như khi làm
việc với tải định mức
M

th
Như vậy khi điều chỉnh ta cần phải luôn thoả mãn điều kiện : λ = M = const
c

Nếu coi r1 ≈ 0 từ biểu thức của Mth ta có
M th ≈

3U 12
3U 12
=

2ω 0 ( x1 f 1 + x 2′ f 1 ) 4π
(C1 + C 2′ ) f 12
p

Trong đó ta đã thay thế ω 0 =

2πf 1
p

Hệ số quá tải về mô men của động cơ được xác định dưa vào M th và Mc = f
(ω)
λ=

M th
3U 12
U2
=
= A. 2 1
4π
Mc
f 1 .M c (ω )
(C1 + C 2′ ) f 12 .M c (ω )
p

Thay thế Mc = f (ω) bằng phương trình đặc tính cơ dạng gần đúng của máy
sản xuất và coi

ω ≈ ω0 =

Như vậy ta có λ =

2π f1
(2π ) x
⇒ M c (ω ) = M c.dm .ω x = M c.dm x • f1x = B ⋅ f1x
p
p

M th A U 12
= ⋅
và viết biểu thức λ cho trường hợp làm
M c B f1( 2+ x )

việc ở các thông số định mức và trong trường hợp U 1, f1 bất kỳ và thoả mãn điều
kiện λ = const lúc đó ta có
Báo Cáo Tốt Nghiệp

14

GVHD : Nguyễn Đăng Khang

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà NộiKhoa Điện
U 12dm
U 12
U 12
f1( 2+ x )
=
⇒
=
f1( 2+ x ) f1( 2+ x )

U 12dm f1( 2+ x )

U1
=
Từ đó ta rút ra quy luật biến đổi của điện áp
U 1dm
U 1∗ =

f1( 2+ x )
f1(dm2+ x )

hoặc

f 1∗( 2+ x )

Vậy điện áp stato phải thay đổi phụ thuộc tần số và đặc tính phụ tải. Cho x
các giá trị khác nhau ta sẽ có những quy luật biến đổi khác nhau của điện áp. Ta
có bảng biểu diễn quy luật:
Loại tải
Kiểu máy tiện

X
-1

Quy luật điều chỉnh

Kiểu máy nâng

0

f 1∗

Ma sát nhớt

1

f 1∗3

Quạt gió

2

f1∗2

f 1∗

1.3.2.3. Các đặc tính điều chỉnh
Đặc tính cơ của động cơ khi điều chỉnh tần số không những phụ thuộc vào f 1
mà còn phụ thuộc vào quy luật thay đổi điện áp, nghĩa là phụ thuộc vào đặc tính
tải
Khi sử dụng quy luật điều chỉnh điện áp gần đúng thì mô men tới hạn của
đặc tónh điều chỉnh cũng được xác định gần đúng. Khi tần số và điện áp là định
mức thì mô men tới hạn sẽ là

M th.dm =

3U 12dm

4π 2
f1dm (C1 + C 2′ )

p

Báo Cáo Tốt Nghiệp

15

GVHD : Nguyễn Đăng Khang

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà NộiKhoa Điện

U 1∗ 2
So sánh với Mth ta có M th = M th.dm ∗ 2 và thay
f1

U 1∗ bằng quy luật biến thiên

∗x
vừa xác định được ta sẽ có M th = M th.dm f1

Độ
sth =

trượt

tới

hạn

được

xác

định

theo

biểu

thức

gần

đúng

s
R2′
= th.dm
∗
‘
∗
C1 f 1 + C 2 f1
f 1∗

Trong đó sth.đm là độ trượt tới hạn của đặc tính cơ tự nhiên.
Như vậy khi biết số liệu của đặc tính tự nhiên và đặc tính cơ của máy sản
xuất ta có thể xác định được Mth và sth của động cơ tại bất kỳ tần số nào. Cuối
cùng sử dụng phương trình:

M=

2 M th
s sth
+
sth s

ta sẽ dựng được đặc tính cơ điều chỉnh. Dưới đây trình bày dạng các đường đặc
tính cơ ứng với các phụ tải khác nhau .

Trên thực tế họ đặc tính này đều thoả mãn điều kiện

λ=

Báo Cáo Tốt Nghiệp

M th
= const
Mc

16

GVHD : Nguyễn Đăng Khang

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà NộiKhoa Điện
– Trong thực tế, do ta bỏ qua giá trị R 1 nên ở những miền tần số thấp mô
men tới hạn có sự sai khác đáng kể so với giá trị tính toán. Ở những miền tần số
cao thì điện kháng từ hoá xμ>>R1 nên ta có thể bỏ qua còn khi tần số điều chỉnh
thấp thì giá trị R1 không thể bỏ qua được nên kết quả tính toán sẽ không chính xác .
Hệ số quá tải thực tế bị giảm đáng kể trong miền này .

– Độ cứng của đặc tính cơ cũng phụ thuộc vào tần số điều chỉnh và đặc tính
của mô men cản. Để đơn giản trong tính toán ta coi đoạn làm việc của đặc tính cơ
là đường thẳng và có phương trình
M=

2M th
s
sth

Khi đó độ cứng của nó sẽ được xác định theo phương trình
β =−

1 2 M th
ω0 sth

Thay các giá trị của Mth và sth vào ta có các đặc tính điều chỉnh tương ứng
1.3.3. Điều chỉnh tốc độ động cơ KĐB bằng phương pháp thay đổi số đôi cực.
1.3.3.1. Nguyên lý điều chỉnh
– Khi thay đổi số đôi cực của máy điện KĐB, tốc độ từ trường quay thay đổi
do đó tốc độ của roto cũng thay đổi theo. Quan hệ đó được thể hiện theo biểu
thức :
ω = ω0 (1 − s ) =

2π f1
(1 − s )
p

f1 : tần số của lưới điện
p : số đôi cực
– Để có thể thay đổi được số đôi cực của động cơ thì máy điện phải được chế

tạo đặc biệt. Những máy điện kiểu đó gọi là máy điện đa tốc. Số đôi cực của máy
có thể được thay đổi bằng 2 cách :
+ Dùng 2 tổ dây quấn stato riêng biệt, mỗi tổ có số đôi cực riêng
Báo Cáo Tốt Nghiệp

17

GVHD : Nguyễn Đăng Khang

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà NộiKhoa Điện
+ Dùng một tổ dây quấn stato nhưng mỗi pha được chia làm 2 đoạn, thay
đổi cách nối dây giữa 2 đoạn đó ta sẽ thay đổi được số đôi cực
– Thông thường những động cơ có từ 3 cấp tốc độ trở lên đều có 2 hoặc
nhiều tổ dây quấn stato. Mỗi tổ lại có thể phân đoạn để thay đổi số đoi cực theo
cách hỗn hợp. Những loại động cơ kiểu này thường là loại động cơ lồng sóc .
– Ta khảo sát phương pháp thay đổi số đôi cực bằng cách thay đổi cách đấu
dây ở stato :
Giả sử ta có một tổ đấu dây ở stato gồm 2 đoạn, mỗi đoạn là một phần tử
dây quấn, nếu ta đấu nối tiếp hai đoạn đó thuận cực nhau thì số đoi cực sẽ là p =
2, còn nếu ta đấu nối tiếp ngược cực hoặc song song ngược thì p = 1 .

Như vậy bằng cách đổi nối đơn giản ta đã điều chỉnh được tôc độ động cơ từ
tốc độ ω0
1.3.3.2. Cách đổi nối trên thực tế
Trong thực tế việc đổi nối cách cuộn dây được thực hiện theo 2 cách :Hình
sao → sao kép ( Y → YY ) và tam giác→ sao kép (Δ → YY )
1.

Đổi nối hình tam giác → sao kép (Δ → YY )

Sơ đồ đổi nối có dạng như sau

Báo Cáo Tốt Nghiệp

18

GVHD : Nguyễn Đăng Khang

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà NộiKhoa Điện

Khi nối theo hình Δ các cuộn dây được nối nối tiếp thuận với nhau nên ta giả
thiết khi đó p = 2 tương ứng với tốc độ đồng bộ là ω 0. Khi đổi nối thành hình YY
các đoạn dây nối nối tiếp ngược nên p = 1 và tốc độ đồng bộ là ω0YY = 2ω0
Để dựng các đặc tính điều chỉnh cần phải xác định các trị số M th, sth và ω0
với các cách đấu dây .
– Khi nối hình Δ do hai cuộn dây mắc nối tiếp nhau nên ta có R 1 = 2r1 ; X1
= 2×1 và R2 = 2r2 ; X2 = 2×2 ; Xnm = 2xnm
Điện áp trên dây quấn mỗi pha là U f ∆ = 3U1. Do đó

sth∆ =
M th∆ =

R ‘2 ∆
R + ( X1∆ + X ‘2 ∆ )
2
1∆

3( 3U1 )2

2

=

r2′
r12 + xnm2
9U12

=
2
2 

2ω 0 R1∆ ± R1∆ + X nm∆ 4ω 0  r1 ± r22 + xnm2 





– Nếu đổi thành đấu YY ta có : R 1YY = r1/2 ; X1YY = x1/2 và R2YY = r2/2 ; X2YY
= x2/2 ; XnmYY = xnm/2
Điện áp trên dây quấn mỗi pha là U f .YY = U1. Do đó

Báo Cáo Tốt Nghiệp

19

GVHD : Nguyễn Đăng Khang

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà NộiKhoa Điện

sthYY =
M thYY =

R ‘2YY
R12YY + ( X 1YY + X ‘2YY ) 2

=

r2′
2
r12 + xnm

3U12
2

2ω 0YY  R1YY ± R12YY + X nmYY



M thYY

=

= sth∆
3U12

2 
2ω 0  r1 ± r22 + xnm




2

So sánh ta thấy M = 3
th∆
Kết luận : Khi đổi nối Δ → YY tốc độ không tải lý tưởng tăng lên gấp đôi ,
độ trượt tới hạn giữ nguyên không đổi còn mô men tới hạn giảm đi 1/3. Đặc tính
cơ có dạng như sau :

– Để xác định phụ tải cho phép khi điều chỉnh tốc độ, xuất phát từ giá trị
công suất. Từ biểu thức công suất ta có :
Pccp∆ = 3 3U1 I dm cosϕ ∆η ∆
PccpYY = 3U1 2 I dm cosϕ YYη YY
P

2cosϕ η

ccpYY
YY YY
≈1
Do đó ta có P =
3
c
os
ϕ ∆η∆
ccp∆

Thực tế có thể coi PccpYY ≈ Pccp∆ vì hệ số công suất và hiệu suất khi nối Δ cao

hơn khi nối YY. Đó là khi nối YY điện áp đặt lên từng cuộn dây quấn lớn hơn khi
nối Δ nên dòng từ hoá tăng một cách vô ích :
– Mô men cản cho phép giữa 2 cách nối

Báo Cáo Tốt Nghiệp

20

GVHD : Nguyễn Đăng Khang

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà NộiKhoa Điện
M ccpYY
M ccp∆

PccpYY
=

ω0.YY

Pccp∆

≈

ω0

ω0
1
=
ω0.YY 2

– Hệ số quá tải về mô men
M thYY

M ccpYY 4
λYY
=
=
M th∆
λ∆
3
M ccp∆

2. Đổi nối sao sang sao kép ( Y → YY )
Sơ đồ đổi nối như sau :

– Khi nối theo hình Y các cuộn dây được nối nối tiếp thuận với nhau nên ta
giả thiết khi đó p = 2 tương ứng với tốc độ đồng bộ là ω 0 và do hai cuộn dây mắc
nối tiếp nhau nên ta có R1 = 2r1 ; X1 = 2×1 và R2 = 2r2 ; X2 = 2×2 ; Xnm = 2xnm

sthY =
M thY =

R ‘2Y
R12Y + ( X 1Y + X ‘2Y )2

=

r2′
2

r12 + xnm

3U12
2 
2ω 0Y  R1Y ± R12Y + X nmY



So sánh ta nhận thấy sthY = sthYY

; M thY =

=

3U12
2 
4ω 0  r1 ± r22 + xnm



1
M thYY
2

Kết luận : Khi tiến hành đổi nối Y sang YY tốc độ không tải tăng gấp đôi ,
mô men tới hạn cũng tăng gấp đôi, độ trượt tới hạn giữ nguyên giá trị của nó .
– Công suất cản cho phép khi đổi nối :

Báo Cáo Tốt Nghiệp

21

GVHD : Nguyễn Đăng Khang

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà NộiKhoa Điện
PccpYY
PccpY

=

3U1 2 I1dm cosϕYYηYY 2cosϕYYηYY
≈
≈2
3U1I1dm cosϕYηY
cosϕYηY

– Mô men cản cho phép
M ccpYY
M ccpY

PccpYY
=

PccpY

ω0.YY

=1

ω0Y

– Hệ số quá tải về mô men
M thYY
M ccpYY
λYY
=
=2
M thY
λY
M ccpY

Vậy khi chuyển đổi khả năng quá tải của động cơ tăng lên 2 lần. Đặc tính cơ
của động cơ như sau :

3. Các chỉ tiêu chất lượng
Ưu điểm cử phương pháp là thiết bị đơn giản, giá thành hạ, các đặc tính cơ
đều cứng và khả năng điều chỉnh triệt để. Nhờ có các đặc tính cơ cứng nên độ
chính xác duy trì tốc độ cao, tổn thất trượt khi điều chỉnh không đáng kể .
Nhược điểm của phương pháp là độ tinh chỉnh kém, dải điều chỉnh không
rộng và kích thước động cơ lớn
1.4. Biến tần và động cơ không đồng bộ
1.4.1. Biến tần bán dẫn làm việc với động cơ không đồng bộ
Báo Cáo Tốt Nghiệp

22

GVHD : Nguyễn Đăng Khang

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà NộiKhoa Điện
Trong công nghiệp có 2 loại biến tần chính là biến tần nguồn áp và nguồn
dòng. Biến tần nguồn áp được sử dụng rộng rãi hơn. Đối với động cơ không đồng
bộ thì động cơ lồng sóc có kết cấu vững chắc, chi phí bảo dưỡng ít hơn nên được
ưu tiên sử dụng.
1.4.1.1. Chuyển mạch của biến tần nguồn áp cho động cơ không đồng bộ
ba pha
Sơ đồ mạch động lực của một biến tần nguồn áp như sau :

Hình 1

Một bộ biến tần bao gồm các khối chức năng chinh như : Khối chỉnh lưu ,
mạch lọc và nghịch lưu độc lập nguồn áp. Nghịch lưu độc lập nguồn áp bao gồm
06 khoá bán dẫn S1 ..S6 điều khiển hoàn toàn và 06 diot nối song song ngược với
các khoá bán dẫn
Nguyên lý của việc tạo điện áo xoay chiều ba pha đối với một bộ biến tần
nguồn áp được chỉ ra trên đồ thị (Hình 2)
Đồ thị mô tả qui luật chuyển mạch của các khoá bán dẫn để tạo thành điện
áp xoay chiều ba pha, mỗi kháo dẫn trong khoảng một nửa chu kỳ chuyển mạch .
Điện áp dây của nghịch lưu có dạng xung chữ nhật với độ rộng xung là 2/3 chu kỳ
và thoả mãn điều kiện phân tích thành chuỗi điều hòa .
U ab (t ) =

Báo Cáo Tốt Nghiệp

∞
2 3
1 
kπ 
U d ∑ sin  kω et +

÷
π
6 

−∞ k

23

GVHD : Nguyễn Đăng Khang

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà NộiKhoa Điện
Trong đó k = 1..6c ; c = 0, ± 1, ± 2…, ωe = 2π / 3. Giá trị hiệu dụng của chuỗi
điều hoà là
Uab = 0,816Ud
Thành phần sóng điều hoà bậc 1 có biên độ được xác định như sau :
1
U abm
=

2 3
U d = 1,103U d
π

Hình 2

Báo Cáo Tốt Nghiệp

24

GVHD : Nguyễn Đăng Khang

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà NộiKhoa Điện
Đồ thị điện áp pha và dòng điện pha có dạng như sau :

Hình 3

Dạng điện áp và dòng điện này không phù hợp với động cơ không đồng bộ ,
mặt khác biên độ điện áp là cố định và không điều chỉnh được nên trong các bộ
biến tần phải thực hiện các thật toán điều chế
Ta có logic chuyển mạch đơn giản như trên hình vẽ :

Hình 4

Điện áp pha có dạng bậc thanh và dòng điện có dạng không sin việc cải
thiện đặc tính ra của biến tần phụ thuộc vào hai yếu tố chính :
+ Điều chỉnh giá trị điện áp
+ Tối thiểu hoá các thành phần sóng hài
Báo Cáo Tốt Nghiệp

25

GVHD : Nguyễn Đăng Khang

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà NộiKhoa ĐiệnI. KHÁI QUÁT VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA1. một. Khái quát chungĐộng tê ko đồng nhất tam trộn được xem là máy điện xoay chiều, thao tác đi theo nguyênlý cảm biến năng lượng điện trường đoản cú, sở hữu vận tốc của rotor kì cục có vận tốc tự ngôi trường xuay trongmáy. Động cơ ko đồng nhất ba trộn đc sài phổ biến vào chế tạo & sanh hoạtvì sản xuất đơn thuần, báo giá thấp, độ đáng tin cậy quá cao, quản lý và vận hành đơn thuần, công suất tăng cao, vàgần cũng như ko nên bảo dưỡng. Dải hiệu suất cực kỳ bao la từ bỏ vài ba Watt tới 10.000 hp. Cácđộng kia từ bỏ 5 hp trở lên hấu không còn được xem là ba trộn vẫn còn bộ động cơ bé nhỏ rộng một hp tầm thường được xem là mộtpha. 1.2. Cấu tạoGiông cũng như những dạng hình máy điện xuay kháÁ c, hộp động cơ ko đồng bộ ba phagồm với những phòng ban thiết yếu sau : – hệ thống tỉnh giấc tốt vẫn còn gọi bằng statophần xuay giỏi vẫn gọi bằng roto1. 2.1. Phần tĩnhBáo Cáo Tốt NghiệpGVHD : Nguyễn Đăng KhangTrường Đại Học Công Nghiệp Hà NộiKhoa ĐiệnTrên stator với vỏ ngoài, lõi thép & dây cáp quyện. 1.2.1. một. Vỏ máyVỏ lắp thêm với công dụng cố định và thắt chặt lõi thép & dây cáp quyện. Thường võ thứ làm cho bằnggang. Đối với lớp vỏ lắp thêm mang hiệu suất kha khá béo ( 1000 kw ) xoàng xĩnh dung théptấm hàn lại có tác dụng lớp vỏ thứ, tùy thuộc đi theo phương pháp có tác dụng nguội, đồ vật & dạng vỏ ngoài vật dụng cũng khácnhau. 1.2.1. 2. Lõi thépLõi thép được xem là ứng dụng dẫn trường đoản cú. Vìtừ ngôi trường đi đi qua lõi thép được xem là từtrường xuay buộc phải nhằm hạn chế kém tổnhao, lõi thép đc có tác dụng bởi nhữnglá thép nhân viên kỹ thuật chỉnh sửa năng lượng điện dày 0,5 mmép lại. Khi 2 lần bán kính ngoại trừ củaHình 1.2 tấm thép hình tốt quạtlõithépnhỏhơn 990 milimet thìdùng cả tấm thép tròn xay lại. Khiđường kiếng ngoại trừ Khủng rộng trị số bên trên thì cần sử dụng các tấm thép hình rẻ quạt ( hinh 1.2 ) cấy lại thành khối tròn. 1.2.1. tam. Dây quấnDây quyện stator đc đặt vài ba những rãnh của lõi thép & đc cách điện có lợi vớilõi thép. Dây quyện phấn tương ứng được xem là hệ thống dây cáp bởi đồng đc vào những rãnh phần mềm ứngvà làm cho thành 1 hay rộng rãi vòng bí mật. Dây quyện được xem là phòng ban cấp thiết hàng đầu củađộng tê vì như thế chúng liên đới nhập cuộc trong quy trình biến dổi nguồn năng lượng tự năng lượng điện năngthành cơ năng. Đồng thời về bên kinh tế tài chính thì giá tiền của dây cáp quyện cũng cướp tỷlệ hơi tăng cao vào hàng loạt giá tiền của vật dụng. Các nhu yếu so với dây cáp quyện gồm có : Báo Cáo Tốt NghiệpGVHD : Nguyễn Đăng KhangTrường Đại Học Công Nghiệp Hà NộiKhoa ĐiệnSinh ra đc 1 mức độ điện động thiết yếu hoàn toàn có thể đến 1 điện hàng đầu địnhchạy đi qua mà lại ko bị ấm thừa 1 độ ẩm một mực nhằm sanh ra 1 moment cầnthiết cùng theo đó bảo vệ đổi chiều có lợi. Triệt để tiết kiệm chi phí vật tư, cấu trúc đơn thuần thao tác chắc như đinh bảo đảm an toàn : – Dây quyện phấn tương ứng hoàn toàn có thể phân ra có tác dụng những đẳng cấp hầu hết sau : + Dây quyện xếp solo & dây cáp quyện xếp phức hợp + Dây quyện tuy nhiên 1-1 & dây cáp quyện tuy nhiên phức tạpTrong một số ít vật dụng cở bự vẫn còn sử dụng dây cáp quyện hổ lốn ấy được xem là sự phối hợp giữahai dây cáp quyện xếp & tuy nhiên. 1.2.2. Phần quayPhần nào bao gồm 2 phòng ban bao gồm được xem là lõi thép & dây cáp quyện rotor : 1.2.2. một. Lõi thépNói bình thường quần chúng sài những lá thép nhân viên kỹ thuật chỉnh sửa năng lượng điện cũng như sống stator lõi thép đượcép liên đới lên trục thiết bị hay lên 1 bảng giá rotor của lắp thêm. Phía ngoại trừ của lá thép cósẽ rãnh nhằm đặt dây cáp quyện. 1.2.2. 2. Dây quyện RotorPhân hình trạng làm cho nhị vẻ bên ngoài bao gồm rotor hình dáng dây cáp quyện đụng roto hình dáng lồng sóc : Loại rotor kiểu dáng dây cáp quyện : rotor kiểu dáng dây cáp quyện ( hình 1.3 ) cũng tương tự nhưdây quyện cha trộn stator & với cộng khoản rất tự dây cáp quyện stator. Dây quyện đẳng cấp nàyluôn đấu hình sao ( Y ) & với cha đấu ra đấu trong ba vành té đính thêm trong trục quayrotor & cách điện mang trục. Ba chổi than cố định và thắt chặt & luôn luôn tỳ bên trên vành té nào đểdẫn năng lượng điện & 1 biến trở cũng gắn kết sao tọa lạc ngoại trừ động Cơ nhằm bắt đầu hay điềuchỉnh vận tốc. 1.2.3. Khe hởVì rotor được xem là 1 khối tròn cần cổng hở gần như, cổng hở vào máy điện khôngđồng cỗ siêu bé dại ( từ bỏ 0,2 milimet tới một milimet vào máy điện cở bé dại & vừa ) nhằm hạn chếBáo Cáo Tốt NghiệpGVHD : Nguyễn Đăng KhangTrường Đại Học Công Nghiệp Hà NộiKhoa Điệndòng năng lượng điện từ bỏ hóa đem tự lưới trong, & như thế hoàn toàn có thể làm cho mang lại thông số hiệu suất củamáy cải thiện tăng cao. Hình 1.3 : rotor hình dạng dây cáp quấnRotor loại lồng sóc ( hình 1.4 ) : Gồm những thanh đồng hay thanh nhôm đặttrong rãnh & bị ngắn mạch vì nhì vành ngắn mạch sống nhì đấu. Với bộ động cơ gầy, dây cáp quyện rotor đc đúc nguyên khối bao gồm thanh dẫn, vành ngắn mạch, cánh tảnnhiệt & cánh lỗ làm cho đuối. Các bộ động cơ hiệu suất bên trên 100 kw thanh dẫn làmbằng đồng đc đặt trong những rãnh rotor & đính thêm chặt vành ngắn mạch. Báo Cáo Tốt NghiệpGVHD : Nguyễn Đăng KhangTrường Đại Học Công Nghiệp Hà NộiKhoa Điện1. 2.4. Nguyên lý thao tác bộ động cơ ko đồng bộ ba phaKhi sở hữu dòng điện năng cha trộn sử dụng được vào dây cáp quyện stato thì vào cổng hở khôngkhí khẩu phần hiện tại trường đoản cú ngôi trường xuay sở hữu vận tốc n 1 = 60 f1 / p ( f1 được xem là số lần lưới năng lượng điện ; p được xem là sốcặp rất ; vận tốc từ bỏ ngôi trường xuay ). Từ trường nè quét đi qua dây cáp quyện phổ biến trộn tựngắn nguồn phải vào dây cáp quyện rotor với loại diện I 2 hoạt động đi qua. Từ thông bởi vì dòngđiện nào sanh ra thích hợp sở hữu từ thông của stator xuất bản thành tự thông tổng sống cổng hở. Dòng điện vào dây cáp quyện rotor công dụng mang từ bỏ thông cổng hở sanh ra moment. Tácdụng ấy sở hữu mối quan hệ khăng khít mang vận tốc xuay n của rotor. Trong các phạm vitồc độ đặc trưng nhau thì chính sách thao tác của trang bị cũng khác nhau nhau. Sau trên đây ta sẽnghiên cứu giúp công dụng của nó vào cha khoanh vùng phạm vi vận tốc. Hệ số ngã s của sản phẩm công nghệ : s = = Vấn đề này lúc n = n1 thì s = 0, vẫn còn lúc n = 0 thì s = một ; lúc n > n1, s < 0 vàrotor xuay ngược chiều tự ngôi trường xuay n < 0 thì s > 1. Báo Cáo Tốt NghiệpGVHD : Nguyễn Đăng KhangTrường Đại Học Công Nghiệp Hà NộiKhoa Điện1. 2.4.1. Rotor xuay cộng chiều từ bỏ ngôi trường nhưng mà vận tốc nGiả thuyết về chiều xuay n1 của tự ngôi trường cổng hở Φ & của rotor n cũng như hình1. 5 a. Theo qiu tắc bàn tay cần, xác đinh đc chiều mức độ điện động E 2 & I2 ; theoquy tắc bàn tay quả, xac mong muốn đc lực F & moment M. Ta nhìn thấy F cộng chiềuquay của rotor, nghĩa lá điện năng mang đến stator, trải qua tự ngôi trường sẽ biến đổithành cơ năng bên trên trục quay rotor đi theo chiều từ bỏ ngôi trường xuay n 1, cũng như cụ đông cơlàm Việc sống chính sách động cơ điện. 1.2.4. 2. Rotor xuay cộng chiều cơ mà vận tốc n > n1 ( s < 0 ) Dùng hộp động cơ sơ cấp xuay rotor của máy điện ko đồng nhất vượt lên trước tốc độdồng cỗ n > n1. Khi ấy chiều từ bỏ ngôi trường xuay quét đi qua dây cáp quyện rotor tiếp tục trái lại, mức độ điện động & điện vào dây cáp quyện rotor cũng đổi chiều buộc phải chiều nênchiều của M cũng ngược chiều n 1, có nghĩa là ngược chiều mang rotor, buộc phải đấy làmoment hãm ( hình 1.5 b ). Vấn đề này lắp thêm sẽ biến cơ năng tính năng lên trục rượu cồn cơBáo Cáo Tốt NghiệpGVHD : Nguyễn Đăng KhangTrường Đại Học Công Nghiệp Hà NộiKhoa Điệnđiện, bởi bộ động cơ sơ cấp nhả thành điện năng phân phối đến lưới năng lượng điện, có nghĩa là độngcơ thao tác sống chính sách sản phẩm công nghệ phát1. 2.4.3. Rotor xuay ngược chiều trường đoản cú ngôi trường n < 0 ( s > một ) Vì nguyên do làm sao ấy nhưng rotor của máy điện xuay ngược chiều trường đoản cú trườngquay hình 1.5 c, khi nào là chiều của mức độ điện động & moment tương tự cũng như sống chế độđộng kia. Vì moment sanh ra ngược chiều xuay sở hữu rotor cần với tính năng hãm rotorlại. Trường hợp nào là thứ vừa mang điện năng sống lưới năng lượng điện trong, vừa đem cơ năng từđộng kia sơ cấp. Chế độ thao tác nào Hotline được xem là chính sách hãm năng lượng điện trường đoản cú. 1.2.5. Các con đường tính năng của bộ động cơ ko đồng bộĐặc tính vận tốc n = F ( P2 ). Theo cơ chế thông số ngã, ta với : n = n1 ( một – s ). Trong ấy : s =. Lúc bộ động cơ ko chuyển vận Pcu < < Pdt phải s ~ 0 động cơ điện xuay gầntốc độ đồng nhất n ~ n1. khi cải thiện vận tải thì hao phí đồng cũng cải thiện lên n tránh một chút ít, phải mặt đường tính năng vận tốc được xem là con đường dốc xuống. Đặc tính moment M = f ( P2 ) Tacó M = f ( s ) biến hóa rấtnhiều. mà vào khoanh vùng phạm vi 0 < sm thì mặt đường M = f ( s ) gầngiống đường thẳng liền mạch, cần M2 = f ( P2 ) đường thẳng liền mạch đi qua nơi bắt đầu tọađộ. Đặc tính công suất η = f ( P2 ) Ta mang công suất của máyđiện ko dồng cỗ : η = 100 % ∑ P tổng hao tổn, nhưng mà sống trên đây chỉ mang hao tổn đồng biến hóa đi theo phụ tải vẫn còn cáctổn phí khác biệt được xem là không đổi. Đặc tính thông số hiệu suất cosϕ = f ( P2 ). Báo Cáo Tốt NghiệpGVHD : Nguyễn Đăng KhangTrường Đại Học Công Nghiệp Hà NộiKhoa ĐiệnVì hộp động cơ luôn dấn hiệu suất kháng cự trường đoản cú lưới. lúc ko vận tải cosϕ rấtthấp kém < 0,2. Khi với chuyển vận điện I2 cải thiện lên cần cosϕ cũng cải thiện. 1.3. Các chiêu thức điều khiển và tinh chỉnh tốc độ1. 3.1. thay đổi vận tốc hộp động cơ ko đồng điệu bởi chiêu thức thay cho đổiđiện áp1. 3.1.1. Sơ đồ nguyên tắc yếu tố chỉnhĐể kiểm soát và điều chỉnh điện áp ta sài cỗ đổi khác BĐ mang dấu hiệu điện áp ra thay cho đổitheo dấu hiệu điều khiển và tinh chỉnh cũng như lược đồ nguyên tắc sau1. 3.1.2. Đặc tính tê vào kiểm soát và điều chỉnh • Nếu bỏ lỡ tổng trở Power & ko sài điện trở phụ vào nguồn ro toĐiện áp Power biến hóa ta thu đc 1 bọn họ tính năng kiểm soát và điều chỉnh mang độ trượttới hạn duy trì nguyên vẫn còn Mth đổi khác tỉ lệ thành phần có U2Báo Cáo Tốt Nghiệp10GVHD : Nguyễn Đăng KhangTrường Đại Học Công Nghiệp Hà NộiKhoa ĐiệnNhư thay các mặt đường công dụng kiểm soát và điều chỉnh nè mang khúc thao tác ngắn, độcứng tốt & Mth hạn chế thời gian nhanh lúc điện áp giảmĐể cải tổ công dụng kiểm soát và điều chỉnh & làm cho tránh nấc phạt ấm của vật dụng điệnngười ta gắn gắn 1 điện trở Rcđ trong ổ roto. khi điện áp đặt trong stato được xem là địnhmức thì ta thu đc công năng mượt rộng công năng tự nhiên và thoải mái, ta Gọi chúng được xem là con đường đặctính giới hạnR2 + Rcdsthgh = sth. R2M thgh = M thMthgh, sthgh : tế bào men & độ ngã tới hạn số lượng giới hạn của tính năng giới hạnMth, sth : tế bào men & độ ngã tới hạn của đặc tính tự nhiênKhi điện áp đặt trong dị biệt định mức, tế bào men tới hạn M th. u tiếp tục biến hóa tỉ lệvới bình phương điện áp vẫn độ té tới hạn sth. u thì không đổi  U    = M thgh. U * 2M th. u = M thgh    U dm  sth. u = sthgh = constBáo Cáo Tốt Nghiệp11GVHD : Nguyễn Đăng KhangTrường Đại Học Công Nghiệp Hà NộiKhoa ĐiệnDựa trong công dụng số lượng giới hạn Mgh ( s ) ta suy ra tính năng kiểm soát và điều chỉnh tương ứng sở hữu trị giá * 2U mang đến trước nhờ vào mối quan hệ M u = M gh. UCác con đường công dụng kiểm soát và điều chỉnh tiếp tục mang dạng cũng như sau : • Nếu tính tới cả tổng trở nguồnTrường thích hợp đơn thuần ta xem xét cỗ đổi khác sở hữu điện trở Rb, năng lượng điện chống Xb & cácthông khoản nè ko phụ thuộc vào trong điện áp U đặt trong bộ động cơ, lúc ấy ta với : sthgh = M thgh = R2 + Rcd ( R12t + ( X một t + X 2 ) 23U 22 ω 0 R1t + R12t + ( X một t + X 2 ) 2 ] = MR1 + R12 + ( X một + X 2 ) 2 thR1t + R12t + ( X một t + X 2 ) 2T rong đấy R1t = R1 + Rb ; X1t = X1 + XbPhương trình tính năng tê của mặt đường tính năng số lượng giới hạn tiếp tục là2M thgh ( một + a, sthgh ) M gh = s sthgh + 2 a, sthghsthgh sBáo Cáo Tốt Nghiệp12GVHD : Nguyễn Đăng KhangTrường Đại Học Công Nghiệp Hà NộiKhoa Điệnvới a = R1tR + Rcd, 1.3.2. thay đổi vận tốc bộ động cơ ko đồng nhất bởi giải pháp biến hóa tầnsố Power nguồn f11. 3.2.1. Khái niệm chungXuất phân phát tự biểu thức ω = ω 0 ( 1 − s ) = 2 π f1 ( 1 − s ), ta thừa nhận nhìn thấy lúc biến hóa số lần f1ta cũng hoàn toàn có thể đổi khác đc vận tốc của bộ động cơ ko đồng điệu. Ta mang lược đồ kiểm soát và điều chỉnh cũng như sau : Do máy điện đc phong cách thiết kế nhằm thao tác mang 1 mốc giới hạn nhất quyết buộc phải việcthay thay đổi mốc giới hạn tiếp tục làm cho tác động ảnh hưởng tới chính sách công tác làm việc của máy điện. E một = CΦ f một = U một − I một Z 1U1 U1CΦ f một ≈ U một ⇒ Φ = = C'Cf một f1Nếu điện áp U1 = const thì lúc chu kỳ f1 cải thiện thì trường đoản cú thông Φ tiếp tục hạn chế cho nên vì vậy sẽdẫn tới hiện tượng kỳ lạ hạn chế tế bào men vào vật dụng. Để duy trì mang đến tế bào men không đổi thì taphải cải thiện điện. Vấn đề này bộ động cơ tiếp tục bị quá tải về điệnBáo Cáo Tốt Nghiệp13GVHD : Nguyễn Đăng KhangTrường Đại Học Công Nghiệp Hà NộiKhoa ĐiệnNếu ta hạn chế số lần f1 thì tự thông Φ tiếp tục cải thiện lên, yếu tố nè tiếp tục có tác dụng đốt nónglõi thép & làm cho đến hiện tượng kỳ lạ bão hòa từ bỏ vào đồ vật cải thiện lênNhư thay so với giải pháp đổi khác chu kỳ thì lúc kiểm soát và điều chỉnh số lần thì tacũng cần đổi khác U1 mang đến tương thích nhằm mục đích mục tiêu duy trì đến Φ được xem là ko đổi1. 3.2.2. Quy luật biến hóa tần sốKhi thực thi kiểm soát và điều chỉnh giả dụ ta duy trì mang đến thông số quá tải về tế bào men được xem là 1 hằngsố thì chính sách thao tác của máy điện tiếp tục luôn luôn đc bảo trì sống nút Gia Công cũng như lúc làmviệc có vận tải ý định mứcthNhư nuốm lúc kiểm soát và điều chỉnh ta buộc phải nên luôn luôn thỏa mãn nhu cầu điều kiện kèm theo : λ = M = constNếu xem r1 ≈ 0 tự biểu thức của Mth ta cóM th ≈ 3U 123U 122 ω 0 ( x1 f một + x 2 ' f một ) bốn π ( C1 + C 2 ' ) f 12 tấn rong ấy ta sẽ thay thế sửa chữa ω 0 = 2 πf 1H ệ khoản quá tải về tế bào men của hộp động cơ đc xác lập dưa trong M th & Mc = f ( ω ) λ = M th3U 12U2 = A. 2 14 πMcf 1. M c ( ω ) ( C1 + C 2 ' ) f 12. M c ( ω ) Thay thế Mc = f ( ω ) bởi phương trình công năng kia dạng sắp đúng chuẩn của máysản xuất & coiω ≈ ω0 = Điều này ta mang λ = 2 π f1 ( 2 π ) x ⇒ M c ( ω ) = M c.dm. ω x = M c.dm x • f1x = B ⋅ f1xM th A U 12 = ⋅ & viết lách biểu thức λ mang lại tình huống làmM c B f1 ( 2 + x ) Việc sống những thông số kỹ thuật định mức & vào tình huống U 1, f1 bất kể & thỏa mãn nhu cầu điềukiện λ = const khi đấy ta cóBáo Cáo Tốt Nghiệp14GVHD : Nguyễn Đăng KhangTrường Đại Học Công Nghiệp Hà NộiKhoa ĐiệnU 12 dmU 12U 12 f1 ( 2 + x ) f1 ( 2 + x ) f1 ( 2 + x ) U 12 dm f1 ( 2 + x ) U1Từ ấy ta bỏ ra quy luật đổi khác của năng lượng điện ápU một dmU một ∗ = f1 ( 2 + x ) f1 ( dm2 + x ) hoặcf một ∗ ( 2 + x ) Vậy điện áp stato buộc phải biến hóa nhờ vào chu kỳ & công dụng phụ tải. Cho xcác giá cả khác lại nhau ta tiếp tục với các quy luật biến hóa dị kì nhau của điện áp. Tacó bảng trình diễn quy luật : Loại tảiKiểu vật dụng tiện-1Quy chính sách yếu tố chỉnhKiểu thiết bị nângf một ∗ Ma sát nhớtf một ∗ 3Q uạt gióf1 ∗ 2 f một ∗ 1.3.2. ba. Các tính năng yếu tố chỉnhĐặc tính tê của bộ động cơ lúc kiểm soát và điều chỉnh số lần không chỉ có phụ thuộc vào trong f một mà vẫn còn nhờ vào trong quy luật đổi khác điện áp, có nghĩa là nhờ vào trong sệt tínhtảiKhi sài quy luật kiểm soát và điều chỉnh điện áp sắp chuẩn thì tế bào men tới hạn củađặc tónh kiểm soát và điều chỉnh cũng đc xác lập sắp chuẩn. Khi mốc giới hạn & điện áp được xem là địnhmức thì tế bào men tới hạn tiếp tục làM th.dm = 3U 12 dm4π 2 f1dm ( C1 + C 2 ' ) Báo Cáo Tốt Nghiệp15GVHD : Nguyễn Đăng KhangTrường Đại Học Công Nghiệp Hà NộiKhoa ĐiệnU một ∗ 2S o sánh mang Mth ta sở hữu M th = M th.dm ∗ 2 & thayf1U 1 ∗ bởi quy luật biến thiên ∗ xvừa xác lập đc ta tiếp tục mang M th = M th.dm f1Độsth = trượttớihạnđượcxácđịnhtheobiểuthứcgầnđúngR2 ' = th. dmC1 f một + C 2 f1f một ∗ Trong đấy sth. đm được xem là độ té tới hạn của công dụng cơ tự nhiên. Vấn đề này lúc rõ được số liệu của tính năng tự nhiên và thoải mái & tính năng kia của lắp thêm sảnxuất ta hoàn toàn có thể xác lập đc Mth & sth của bộ động cơ trên bất kể mốc giới hạn làm sao. Cuốicùng sài phương trình : M = 2 M ths sthsth sta tiếp tục dựng đc công dụng tê kiểm soát và điều chỉnh. Dưới trên đây trình diễn dạng những con đường đặctính cơ ứng sở hữu những phụ tải đặc biệt nhau. Trên thực tiễn bọn họ tính năng nào phần đông thỏa mãn nhu cầu vấn đề kiệnλ = Báo Cáo Tốt NghiệpM th = constMc16GVHD : Nguyễn Đăng KhangTrường Đại Học Công Nghiệp Hà NộiKhoa Điện - Trong thực tiễn, bởi ta bỏ lỡ giá cả R một cần sống các miền chu kỳ phải chăng mômen tới hạn mang sự không nên khác lạ đáng chú ý so sánh mang trị giá giám sát. Tại các miền tần sốcao thì năng lượng điện chống từ bỏ hóa xμ >> R1 buộc phải ta hoàn toàn có thể bỏ lỡ vẫn lúc chu kỳ vấn đề chỉnhthấp thì trị giá R1 không hề bỏ lỡ đc bắt buộc tác dụng giám sát tiếp tục ko đúng mực. Hệ số quá tải trong thực tiễn bị hạn chế đáng chú ý vào miền nào. – Độ cứng của tính năng tê cũng nhờ vào trong chu kỳ kiểm soát và điều chỉnh & quánh tínhcủa tế bào men cản. Để đơn thuần vào đo lường và thống kê ta xem khúc thao tác của công dụng cơlà đường thẳng liền mạch & mang phương trìnhM = 2M thsthKhi ấy độ cứng của chúng tiếp tục đc xác lập đi theo phương trìnhβ = − một 2 M thω0 sthThay những giá cả của Mth & sth trong ta với những công năng kiểm soát và điều chỉnh tương ứng1. 3.3. thay đổi vận tốc hộp động cơ KĐB bởi giải pháp đổi khác khoản song rất. 1.3.3. một. Nguyên lý kiểm soát và điều chỉnh – lúc biến hóa khoản song rất của máy điện KĐB, vận tốc tự ngôi trường xuay thay cho đổido ấy vận tốc của roto cũng biến hóa đi theo. Quan hệ đấy đc bộc lộ đi theo biểuthức : ω = ω0 ( 1 − s ) = 2 π f1 ( 1 − s ) f1 : mốc giới hạn của lưới điệnp : lượng song rất – Để hoàn toàn có thể biến hóa đc lượng song rất của hộp động cơ thì máy điện nên đc chếtạo đặc biệt quan trọng. Những máy điện thứ hạng đấy điện thoại tư vấn được xem là máy điện nhiều tốc. Số song rất của máycó thể đc đổi khác bởi 2 bí quyết : + Dùng 2 tổ dây cáp quyện stato riêng không liên quan gì đến nhau, mọi tổ mang khoản song rất riêngBáo Cáo Tốt Nghiệp17GVHD : Nguyễn Đăng KhangTrường Đại Học Công Nghiệp Hà NộiKhoa Điện + Dùng 1 tổ dây cáp quyện stato mà mọi trộn đc phân chia làm cho 2 khúc, thayđổi bí quyết kết nối dây cáp thân 2 khúc ấy ta tiếp tục biến hóa đc khoản song rất – Thường thì các bộ động cơ mang từ bỏ tam cung cấp vận tốc trở lên trên những với 2 hoặcnhiều tổ dây cáp quyện stato. Mỗi tổ lại hoàn toàn có thể phân đoạn nhằm biến hóa lượng đoi rất theocách hẩu lốn. Những kiểu bộ động cơ mẫu mã nà kém cỏi được xem là hình dáng bộ động cơ lồng sóc. – Ta điều tra khảo sát giải pháp đổi khác lượng song rất bởi phương pháp biến hóa bí quyết đấudây sống stato : Giả sử ta với 1 tổ đấu dây cáp sống stato bao gồm 2 đoạn, mọi khúc được xem là 1 hệ thống tửdây quyện, giả dụ ta đấu tiếp nối đuôi nhau nhì khúc ấy thuận rất nhau thì khoản đoi rất tiếp tục được xem là p = 2, vẫn ví như ta đấu tiếp nối đuôi nhau ngược rất hay đi đôi ngược thì p = 1. Vấn đề này bởi phương pháp thay đổi gắn đơn thuần ta sẽ kiểm soát và điều chỉnh đc tôc độ hộp động cơ từtốc độ ω01. 3.3.2. Cách đổi gắn kết bên trên thật tếTrong thực tiễn Việc thay đổi gắn bí quyết cuộn dây cáp đc triển khai đi theo 2 phương pháp : Hìnhsao → sao kép ( Y → YY ) & tam giác → sao kép ( Δ → YY ) 1. Đổi gắn liền hình tam giác → sao kép ( Δ → YY ) Sơ đồ thay đổi gắn sở hữu dạng cũng như sauBáo Cáo Tốt Nghiệp18GVHD : Nguyễn Đăng KhangTrường Đại Học Công Nghiệp Hà NộiKhoa ĐiệnKhi gắn đi theo hình Δ những cuộn dây cáp đc gắn kết tiếp nối đuôi nhau thuận có nhau buộc phải ta giảthiết lúc đấy p = 2 khớp ứng sở hữu vận tốc đồng điệu được xem là ω 0. Khi thay đổi kết nối thành các hình YYcác đoạn dây cáp kết nối tiếp nối đuôi nhau ngược cần p = một & vận tốc đồng nhất được xem là ω0YY = 2 ω0Để dựng những tính năng kiểm soát và điều chỉnh bắt buộc nên xác lập những trị số M th, sth & ω0với những phương pháp đấu dây cáp. – lúc gắn liền hình Δ vì nhì cuộn dây cáp bận rộn tiếp nối đuôi nhau nhau cần ta mang R một = 2 r1 ; X1 = 2×1 & R2 = 2 r2 ; X2 = 2×2 ; Xnm = 2 xnmĐiện áp bên trên dây cáp quyện mọi trộn được xem là U f ∆ = 3U1. Do đósth ∆ = M th ∆ = R ‘ 2 ∆ R + ( X1 ∆ + X ‘ 2 ∆ ) một ∆ ba ( 3U1 ) 2 r2 ‘ r12 + xnm29U122  2 ω 0 R1 ∆ ± R1 ∆ + X nm ∆ bốn ω 0  r1 ± r22 + xnm2  – Nếu thay đổi thành đấu YY ta mang : R 1YY = r1 / 2 ; X1YY = x1 / 2 & R2YY = r2 / 2 ; X2YY = x2 / 2 ; XnmYY = xnm / 2 Điện áp bên trên dây cáp quyện mọi trộn được xem là U f. YY = U1. Do đóBáo Cáo Tốt Nghiệp19GVHD : Nguyễn Đăng KhangTrường Đại Học Công Nghiệp Hà NộiKhoa ĐiệnsthYY = M thYY = R ‘ 2YYR12 YY + ( X 1YY + X ‘ 2YY ) 2 r2 ‘ r12 + xnm3U122ω 0YY  R1YY ± R12YY + X nmYYM thYY = sth ∆ 3U122  2 ω 0  r1 ± r22 + xnmSo sánh ta nhìn thấy M = ba th ∆ Tóm lại : khi thay đổi gắn kết Δ → YY vận tốc ko chuyên chở ưng ý cải thiện lên kíp song, độ té tới hạn duy trì nguyên không đổi vẫn còn tế bào men tới hạn hạn chế đi 1/3. Đặc tínhcơ với dạng cũng như sau : – Để xác lập phụ tải được cho phép lúc kiểm soát và điều chỉnh vận tốc, khởi hành từ bỏ báo giá trịcông khẩu phần. Từ biểu thức hiệu suất ta mang : Pccp ∆ = ba 3U1 I dm cosϕ ∆ η ∆ PccpYY = 3U1 2 I dm cosϕ YYη YY2cosϕ ηccpYYYY YY ≈ 1D o đấy ta sở hữu P = osϕ ∆ η ∆ ccp ∆ Thực tế hoàn toàn có thể xem PccpYY ≈ Pccp ∆ vì thế thông số hiệu suất & năng suất lúc gắn liền Δ caohơn lúc kết nối YY. Đó được xem là lúc kết nối YY điện áp đặt lên mỗi cuộn dây cáp quyện to rộng khinối Δ phải cái trường đoản cú hóa cải thiện 1 cách vô bổ : – Mô men cản được cho phép thân 2 phương pháp nốiBáo Cáo Tốt Nghiệp20GVHD : Nguyễn Đăng KhangTrường Đại Học Công Nghiệp Hà NộiKhoa ĐiệnM ccpYYM ccp ∆ PccpYYω0. YYPccp ∆ ω0ω0ω0. YY 2 – Hệ số quá tải về tế bào menM thYYM ccpYY bốn λYYM th ∆ λ ∆ M ccp ∆ 2. Đổi kết nối sao thanh lịch sao kép ( Y → YY ) Sơ đồ thay đổi kết nối cũng như sau : – khi gắn đi theo hình Y những cuộn dây cáp đc gắn kết tiếp nối đuôi nhau thuận mang nhau cần tagiả thiết lúc ấy p = 2 khớp ứng sở hữu vận tốc đồng điệu được xem là ω 0 & bởi nhị cuộn dây cáp mắcnối tiếp nhau buộc phải ta sở hữu R1 = 2 r1 ; X1 = 2×1 & R2 = 2 r2 ; X2 = 2×2 ; Xnm = 2 xnmsthY = M thY = R ‘ 2YR12 Y + ( X 1Y + X ‘ 2Y ) 2 r2 ‘ r12 + xnm3U122  2 ω 0Y  R1Y ± R12Y + X nmYSo sánh ta nhấn nhìn thấy sthY = sthYY ; M thY = 3U122  bốn ω 0  r1 ± r22 + xnmM thYYKết luận : Lúc thực thi thay đổi gắn liền Y thanh lịch YY vận tốc ko chuyên chở cải thiện cấp tốc song, tế bào men tới hạn cũng cải thiện cấp bách song, độ té tới hạn duy trì nguyên giá cả của chúng. – Công suất cản được cho phép lúc thay đổi gắn kết : Báo Cáo Tốt Nghiệp21GVHD : Nguyễn Đăng KhangTrường Đại Học Công Nghiệp Hà NộiKhoa ĐiệnPccpYYPccpY3U1 2 I1dm cosϕYYηYY 2 cosϕYYηYY ≈ 23U1 I1dm cosϕYηYcosϕYηY – Mô men cản mang đến phépM ccpYYM ccpYPccpYYPccpYω0. YY = một ω0Y – Hệ số quá tải về tế bào menM thYYM ccpYYλYY = 2M thYλYM ccpYVậy lúc quy đổi năng lực quá tải của hộp động cơ cải thiện lên 2 đợt. Đặc tính cơcủa bộ động cơ cũng như sau : tam. Các tiêu chuẩn hóa học lượngƯu nơi cử chiêu thức được xem là dòng thiết bị đơn thuần, giá tiền hạ, những công dụng cơđều cứng & năng lực kiểm soát và điều chỉnh triệt để. Nhờ với những tính năng cơ cứng cần độchính xác gia hạn vận tốc tăng cao, tổn thất té lúc kiểm soát và điều chỉnh ko đáng chú ý. Nhược điểm của chiêu thức được xem là độ tinh chỉnh và điều khiển xoàng xĩnh, dải kiểm soát và điều chỉnh khôngrộng & size hộp động cơ lớn1. bốn. Biến tần & hộp động cơ ko đồng bộ1. 4.1. Biến tần bán dẫn thao tác mang bộ động cơ ko đồng bộBáo Cáo Tốt Nghiệp22GVHD : Nguyễn Đăng KhangTrường Đại Học Công Nghiệp Hà NộiKhoa ĐiệnTrong công nghiệp mang 2 mẫu mã biến tần thiết yếu được xem là biến tần Power áp & nguồndòng. Biến tần Power áp đc dùng thoáng rộng rộng. Đối với hộp động cơ ko đồngbộ thì hộp động cơ lồng sóc với cấu trúc vững chãi, ngân sách bảo trì hạn chế rộng buộc phải đượcưu tiên dùng. 1.4.1. một. Chuyển mạch của biến tần Power áp đến bộ động cơ ko đồng bộba phaSơ thiết bị ổ động lực của 1 biến tần Power áp cũng như sau : Hình 1M ột cỗ biến tần gồm có những khối tính năng chinh cũng như : Khối chỉnh lưu, nguồn thanh lọc & đùa lưu độc lập Power áp. Nghịch lưu độc lập Power nguồn áp bao gồm06 khóa bán dẫn S1 .. S6 điều khiển và tinh chỉnh trọn vẹn & 06 diot gắn kết đi đôi ngược vớicác khóa buôn bán dẫnNguyên lý của bài toán xây cất năng lượng điện áo xoay chiều bố trộn so với 1 cỗ biến tầnnguồn áp đc chỉ ra bên trên đồ thị ( Hình 2 ) Đồ thị diễn đạt quy luật chuyển mạch của những khóa bán dẫn nhằm phát hành thành điệnáp xoay chiều bố trộn, mọi kháo dẫn vào khoảng chừng 1 nửa chu kỳ luân hồi chuyển mạch. Điện áp dây cáp của chơi lưu giữ sở hữu dạng xung chữ nhật có độ bát ngát xung được xem là 2/3 chu kỳvà thỏa mãn nhu cầu điều kiện kèm theo nghiên cứu và phân tích thành chuỗi điều hòa. U ab ( t ) = Báo Cáo Tốt Nghiệp2 31  kπ  U d ∑ sin  kω et + 6  − ∞ k23GVHD : Nguyễn Đăng KhangTrường Đại Học Công Nghiệp Hà NộiKhoa ĐiệnTrong ấy k = một .. 6 c ; c = 0, ± một, ± 2 …, ωe = 2 π / ba. Giá trị hiệu dụng của chuỗiđiều hòa làUab = 0,816 UdThành phần sóng điều hòa bậc một với biên độ đc xác lập cũng như sau : U abm2 3U d = 1,103 U dHình 2B áo Cáo Tốt Nghiệp24GVHD : Nguyễn Đăng KhangTrường Đại Học Công Nghiệp Hà NộiKhoa ĐiệnĐồ thị điện áp trộn & điện trộn mang dạng cũng như sau : Hình 3D ạng điện áp & dòng điện năng nà ko tương thích có hộp động cơ ko đồng nhất, mặt còn lại biên độ điện áp được xem là cố định và thắt chặt & ko kiểm soát và điều chỉnh đc phải vào những bộbiến tần nên thực thi những thực toán vấn đề chếTa với xúc tích chuyển mạch đơn thuần cũng như bên trên hình mẫu vẽ : Hình bốn Điện áp trộn sở hữu dạng bậc thanh & dòng điện năng với dạng ko sin bài toán cảithiện công dụng ra của biến tần nhờ vào trong nhì nhân tố thiết yếu : + thay đổi giá cả điện áp + Tối thiểu hóa những phần tử sóng hàiBáo Cáo Tốt Nghiệp25GVHD : Nguyễn Đăng Khang

Source: https://dichvubachkhoa.vn
Category : Linh Kiện Và Vật Tư