Giáo trình Cơ sở truyền động điện

đặc tính cơ và cho s các giá trị từ 0 đến 1 tương ứng ta tính được các giá trị M và ta dựng được đặc tính cơ của động cơ. Trong trường hợp không biết một số thông số như r1, x1,r’2, x’2 . . . nhưng biết các bội số khởi động (KĐ) hoặc bội số mô men max (M). khi đó ta tính a như sau: và trong đó Giải hệ phương trình trên ta sẽ tìm được a và sth. Trong trường hợp đơn giản ta dùng công thức Closs đơn giản: việc dựng đặc tính cơ tính cơ có thể thực hiện mà không cần tính toán a. 3 .1.3.2; Dựng đặc tính cơ biến trở.(chỉ dùng cho động cơ rotor dây quấn) Để dựng đặc tính cơ biến trở chúng ta cũng biết trước các thông số của đọng cơ như khi dựng đặc tính tự nhiên khi đó ta có: , Phương trình đặc tính cơ có dạng: (3-17) Đặc tính biến trở của động cơ cũng được dựng bằng cách cho s các giá trị từ 0 đến 1 tương ứng ta tính được các giá trị M và ta dựng được đặc tính biến trở của động cơ. §3.2 – Khởi động và xác định điện trở khởi động của động cơ dị bộ. 3 .2.1; Đặt vấn đề. Cũng giống như động cơ một chiều kích từ độc lập khi khởi động động cơ điện không đồng bộ thì dòng điện trong động cơ điện cũng tăng lên rất nhiều làm nguy hại đến động cơ, các thiết bị điều khiển cũng như lưới điện do đó cần thiết phải sử dụng các phương pháp khởi động để đảm bảo giảm dòng điện khởi động: * Các yêu cầu khởi động: - Dòng điện khởi động phải nhỏ Ikđ = (2,5 – 3) Iđm. - Mô men khởi động phải đủ lớn ( lớn hơn mô men cản) - Thời gian khởi động phải càng ngắn càng tốt. * Các phương pháp khởi động: - Phương pháp khởi động trực tiếp dùng cho động cơ điện công suất nhỏ. - Phương pháp khởi động bằng cách tăng dần điện áp đặt vào stator. - Phương pháp khởi động bằng cách đưa thêm điện trở vào mạch rotor (đối với động cơ điện rotor dây quấn). - Phương pháp khởi động bằng cách sử dụng các bộ khởi động mềm (soft stater). Ở đây chúng ta chỉ xem xét phương pháp khởi động động cơ không đồng bộ rotor dây quấn bằng cách đưa thêm điện trở phụ vào mạch rotor sau đây chúng ta xem xét các phương pháp xác định điện trở mắc vào mạch rotor động cơ rotor dây quấn. 3 .2.2; Xác định điện trở khởi động. Để thỏa mãn các điều kiện về khởi động động cơ không đồng bộ rotor dây quấn người ta đưa thêm điện trở phụ vào mạch rotor trong quá trình khỏi động sẽ loại bỏ dần đi .Sơ đồ nguyên lý của hệ thống được mô tả trên hình 3-8a. Để xác định điện trở khởi động ta sử dụng các đặc tính cơ đã được tuyến tính hóa trong đoạn khởi động đặc tính cơ tuyến tính hoá như trong hình 3-8b. Các bước tiến hành như sau: Từ động cơ với các thông số đã cho tiến hành dựng đặc tính cơ tự nhiên. Chọn các giá trị giới hạn trên và dưới của mô men khi khởi động với M1 ≤ 0,85 Mth, và M2 = (1.1 – 1,3) Mdm. Từ M1, M2 dựng các đường thẳng song song với trục tung (trục s) cắt đường đặc tính cơ tự nhiên tại các điểm a, b và cắt đường tại k. Kẻ đường thẳng a,b và kéo dài cắt đường tại N. Lấy điểm N làm điểm đồng qui dựng các đường đặc tính biến trở giống như khi dựng đặc tính biến trở của động cơ điện một chiều kích từ độc lập. Xác định điện trở khởi động bằng phương pháp đồ thị: từ phương trình đặc tính cơ đơn giản với cùng một giá trị M ta có : hay (3.18) Trong đoạn làm việc (đoạn tuyến tính) của đặc tính cơ thì ta có: (3.19) Hay : (3.20) Từ đó ta có: (3.21) (3.22) (3.23) §3.3 – Các trạng thái hãm của động cơ không đồng bộ. 3.3.1 Hãm tái sinh: Cũng giống như động cơ điện một chiều động cơ điện không đồng bộ cũng có các trạng thái hãm tái sinh. Hãm tái sinh động cơ điện không đồng bộ là trạng thái hãm xảy ra khi tốc độ động cơ điện lớn hơn tốc độ từ rường quay khi đó động cơ sẽ biến cơ năng trên trục động cơ thành điện năng trả về nguồn. Khi hãm tái sinh thì sức điện động E1 và E2 ngược pha nhau vì khi thì các thanh dẫn cắt từ trường quay theo chiều ngược lại. Từ biểu thức tính dòng điện rotor: (3.24) ta nhận thấy rằng khi hãm tái sinh thì s < 0 nên chỉ có thành phần tác dụng là đổi chiều còn thành phần phản tác dụng thì vẫn không thay đổi. Như vậy ở trạng thái này động cơ vẫn nhận công suất phản kháng để duy trì từ trường quay và trả công suất tác dụng về lưới. Trạng thái hãm tái sinh của động cơ điện không đồng bộ xảy ra trong hai trường hợp sau: Hãm tái sinh khi chuyển từ tốc độ cao xuống tốc độ thấp : xảy ra khi thay đổi tốc độ bằng phương pháp thay đổi tần số hoặc thay đổi số cặp cực. Khi chuyển từ tốc độ cao xuống tốc độ thấp thì tại thời điểm đầu tốc độ động cơ điện lớn hơn tốc độ đồng bộ động cơ điện chuyển sang làm việc ở chế độ hãm trên đoạn đặc tính cơ từ A đến B hoặc từ C đến D. Đặc tính cơ của hệ được mô tả trên hình 3-9a Hãm tái sinh khi tải thế năng; xảy ra khi tải thế năng khi ứng với tải thế năng ở chế độ hạ hàng thì tốc độ động cơ luôn luôn lớn hơn tốc độ đồng bộ động cơ điện làm việc ở chế độ hãm trên đoạn AB (hình 3-9b). Đặc tính cơ của hệ được mô tả trên hình 3-9b. 3.3.2 Hãm nối ngược: Hãm nối ngược động cơ không đồng bộ cũng xảy ra trong 2 trường hợp: Khi động cơ đang làm việc ta đảo chiều động cơ bằng cách đảo 2 trong 3 pha điện áp đặt vào động cơ lúc đó động cơ điện chuyển sang làm việc trên đặc tính ngược, đoạn AB là đoạn hãm nối ngược. Lưu ý rằng khi hãm ngược thì s > 1 nên dòng điện rotor có giá trị lớn, mặt khác mô men hãm nhỏ vì vậy để giảm dòng và tăng mô men hãm phải đưa thêm điện trở phụ vào mạch rotor. Đặc tính cơ của hệ được mô tả trên hình 3-10a. Hãm ngược động cơ điện với tải thế năng khi đưa điện trở phụ vào rotor đủ lớn khi đó động cơ điện sẽ làm việc ổn định tại điểm làm việc là điểm hãm nối ngược, đoạn AB là đoạn hãm nối ngược. Đặc tính cơ của hệ được mô tả trên hình 3-10b 3.3.3 Hãm động năng: Hãm động năng động cơ điện không đồng bộ là trạng thái động cơ điện làm việc như một máy phát điện đồng bộ trong đó cuận dây stator đóng vai trò là cuận kích từ còn động năng của rotor biến thành điện năng tiêu tán trên điện trở hãm. Hãm động năng xảy ra khi ngắt động cơ khỏi lưới điện và đóng cuận dây stator vào nguồn điện một chiều. Hãm động năng động cơ điện không đồng bộ cũng xảy ra trong hai trường hợp là hãm động năng kích từ độc lập (hình 11a) và hãm động năng tự kích (hình 11b). Khi hãm động năng động cơ không đồng bộ phương trình đặc tính cơ sẽ là: (3.25) Tương tự như đặc tính cơ của động cơ điện ta cũng tìm được điểm cực trị của đặc tính cơ như au: (3.26) Thay thế (3.26) vào phương trình (3.25) ta tìm được: (3.27) Trong đó đuờng số 1 và 2 là các đường đặc tính cơ có cùng giá trị điện trở hãm nhưng giá trị dòng một chiều hãm khác nhau còn đường đặc tính cơ số 2 và 3 là các đường đặc tính cơ có cùng dòng điện điện một chiều nhưng giá trị điện trở hãm khác nhau. So sánh đường 1 và đường 3 chính là các đường đặc tính cơ khi hãm động năng mà thay đổi cả điện trở hãm và dòng điện một chiều. §3.4 Điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ 3 pha theo nguyên lý điều chỉnh điện trở mạch rotor. 3.4.1; Nguyên lý điều chỉnh: Điều chỉnh điện trở mạch rotor động cơ không đồng bộ chỉ thực hiện đối với động cơ rotor dây quấn. Sơ đồ nguyên lý mạch điều chỉnh điện trở rotor động cơ điện không đồng bộ được mô tả trên hình 3-13a; điều chỉnh điện trở rotor thông thường, b; điều chỉnh xung điện trở rotor. Khi đưa điện trở phụ vào mạch rotor thì dòng điện trong động cơ điện giảm nên mô men cũng giảm do đó tốc độ động cơ điện giảm dần và xác lập tại điểm làm việc mới trên đặc tính biến trở. Phương trình đặc tính cơ và các giá trị của điểm tới hạn xác định như sau: (3.28) = cosnt. (3.29) . (3.30) Trong đó: , là độ trượt tới hạn nhân tạo. Vậy khi đưa điện trở phụ vào mạch rotor thì tốc độ không tải và mô men tới hạn không thay đổi, còn độ trượt tới hạn thay đổi theo chiều tăng dần, độ cứng của đặc tính cơ cũng giảm. 3.4.2; Phương pháp điều chỉnh: 3.4.2.1; Phương pháp điều chỉnh điện trở thông thường: Sử dụng các điện trở mắc vào 3 pha của rotor động cơ không đồng bộ, việc thay đổi tốc độ được thực hiện bằng cách thay đổi các nấc điện trở khi đó nhìn vào đặc tính cơ ta thấy với cùng tải như nhau tương ứng với mỗi điện trở phụ ta có một tốc độ của động cơ. 3.4.2.2; Phương pháp điều chỉnh xung điện trở rotor: Sơ đồ nguyên lý hệ thống được mô tả trên hình 3-13b. Trong đó giá trị điện trở tương đương được tính giống như khi điều chỉnh xung điện trở phần ứng động cơ một chiều nghĩa là: trong đó; là độ rỗng xung. Muốn thay đổi trị số điện trở tương đương ta có thể thay đổi độ rỗng xung bằng cách thay đổi hoặc thời gian đóng hoặc thời gian chu kỳ hoặc thay đổi cả hai. Để thực hiện điều chỉnh xung điện trở người ta cũng sử dụng các khóa triristor hoặc sử dụng khóa IGBT như trong động cơ một chiều nhưng nguyên lý điều khiển các khóa sẽ khác nhau. Đặc tính cơ của hệ được mô tả trên hình 3-13c. §3.5 Điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ 3 pha theo nguyên lý điều chỉnh số cặp cực. 3.5.1; Nguyên lý điều chỉnh: Để thay đổi số đôi cực chúng ta chỉ sử dụng cho động cơ không đồng bộ rotor dây quấn vì khi số cặp cực stator thay đổi thì số cặp cực của rotor cũng thay đổi cho phù hợp điều này chỉ có thể thực hiện với động cơ rotor lồng xóc vì số cặp cực của rotor lồng xóc luôn luôn phù hợp với số cặp cực của stator. Ta có: và nên khi p thay đổi thì tốc độ động cơ điện cũng thay đổi Đặc tính cơ của hệ được mô tả trên hình 3-15a,b. 3.5.2; Phương pháp thay đổi số cặp cực: Để thay đổi số cặp cực thì các động cơ điện phải được chế tạo có thể thay đổi được cách đấu dây. Vì động cơ điện 3 pha có 3 cuận dây nên để thay đổi được 1 cấp cặp cực thì cần thiết phải có 6 đầu dây ra do đó nếu thay đổi nhiều cấp cặp cực thì sẽ có rất nhiều đầu dây ra vì vậy các động cơ điện thay đổi số cặp cực thông thường chỉ là thay đổi một cấp. Hoặc là sử dụng các động cơ điện có nhiều cuận dây stator với số cặp cực khác nhau cùng chung một rotor. Thực tế để thay đổi số cặp cực của động cơ không đồng bộ thì cuận dây phải được chia ra tứng đoạn thông thường cuận dây được 2 đoạn (cuận dây có điểm giữa) khi đó có hai cách đổi nối là: Đổi nối từ tam giác sang sao kép; sơ đồ nối dây như trên hình 3-14a. Đổi nối từ sao sang sao kép; sơ đồ nối dây như trên hình 3-14b. Trong cả hai trường hợp trên thì khi thay đổi từ nối đơn sang nối kép ta đều có được số cặp cực giảm đi 2 lần nên tốc độ không tải tăng lên 2 lần. Khi nối từ tam giác sang sao kép ta có: Khi nối tam giác thì: điện trở và điện kháng mỗi pha chuyển qua sao là: (3.31) (công thức tương đương từ tam giác sang sao), Trong đó r1,x1,r’2, x’2 là điện trở và điện kháng của 1 cuận dây stator và rotor.. Điện áp trên mỗi cuận dây là: Tốc độ không tải là 0. Khi nối sao kép thì : (3.32) Điện áp trên mỗi cuận dây là: . Tốc độ không tải là 20. Thay các giá trị vào sth và Mth ta có: , (3.33) , (3.34) , (3.35) , (3.36) Như vậy khi chuyển từ nối tam giác sang sao kép thì độ trượt tới hạn không thay đổi còn mô men tới hạn khi nối sao kép bằng 2/3 lần mô men tới hạn khi nối tam giác. Khi nối từ sao sang sao kép ta có: Khi nối sao thì: R1Y = 2r1, X1Y = 2x1, R’2Y =2r’2 , X’2Y =2x’2, (3.37) Điện áp trên mỗi cuận dây là: Tốc độ không tải là 0. Khi nối sao kép thì : (3.32) Điện áp trên mỗi cuận dây là: . Tốc độ không tải là 20. Thay các giá trị vào sth và Mth ta có: , (3.38) , (3.39) Như vậy khi chuyển từ nối sao sang sao kép thì độ trượt tới hạn không thay đổi còn mô men tới hạn khi nối sao kép bằng 2 lần mô men tới hạn khi nối sao. Đặc tính cơ của hệ được mô tả trên hìng 3-15: (a; đổi nối từ tam giác sang sao kép, b; đổi nối từ sao sang sao kép). §3.6 Điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ 3 pha theo nguyên lý điều chỉnh điện áp nguồn. 3.6.1; Nguyên lý điều chỉnh. Như chúng ta đã biết điện áp nguồn có ảnh hưởng đến đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ ba pha, điều đó có nghĩa là khi điện áp nguồn thay đổi thì tốc độ động cơ cũng thay đổi. Nguyên lý điều chỉnh điện áp nguồn động cơ không đồng bộ được trình bày trên hình 3-16 a: Ở đó UL là điện áp lưới qua bộ biến đổi BĐ để cấp nguồn cho động cơ , điện áp Ub được thay đổi phụ thuộc vào tín hiệu điều khiển Uđk . Nếu coi bộ biến đổi điện áp là bộ nguồn áp lý tưởng nghĩa là tổng trở của nó Zb = 0 thì ta có biểu thưc mô men tới hạn với các giá trị điện áp khác nhau như sau: Viết ở hệ đơn vị tương đối thì M*thb = U*2b Ơ đó: Uđm : Điện áp định mức của động cơ. Ub : Điện áp đầu ra của bộ biến đổi. Mth : Mô men tới hạn của động cơ ứng với điện áp định mức. Mthb : Mô men tới hạn của động cơ ứng với điện áp của bộ điều chỉnh. Ta có: Ta nhận thấy Sth không phụ thuộc vào điện áp nguồn do đó nó không đổi khi điện áp nguồn thay đổi. Còn mô men tới hạn tỷ lệ với bình phương điện áp nguồn do đókhi điện áp giảm thì mô men giảm rất nhiều đây là nhược điểm của phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng thay đổi điện áp nguồn. Mặt khác với động cơ không đồng bộ thì giátrị Sth là nhỏ do đó hiệu quả điều chỉnh tốc độ không nhiều vì vậy đối với động cơ điện không đồng bộ rotor dây quấn nếu sử dụng phương pháp thay đổi điện áp nguồn thì để tăng hiệu quả điều khiển nên đưa thêm điện trở phụ vào mạch rotor (khi đó tăng thêm giá trị mô men tới hạn) Đặc tính cơ của phương pháp thay đổi điện áp mạch stator trình bày trên hình 3-16b + Tổn hao công suất khi điều chỉnh là: ∆P = Mc (o –) = (3-31) 3.6.2; Các phương pháp điều chỉnh; 3.6.2.1, Phương pháp thay đổi điện áp dùng biến áp tự ngẫu. Sử dụng biến áp tự ngẫu để thay đổi điện áp đặt vào stator động cơ là phương pháp đơn giản và dễ thực hiện, khả năng tạo ra điện áp trong phạm vi rộng , điều chỉnh trơn láng song cũng có nhược điểm lớn là thiết bị cồng kềnh, khó thực hiện tự động hoá và tổng trở mạch stator động cơ điện thay đổi nên tạo ra sự giới hạn điều chỉnh. Sơ đồ nối của hệ (a) và đặc tính cơ của động cơ điện (b) được trình bày trên hình 3-17. 3.6.2.2, Phương pháp thay đổi điện áp dùng khuyếch đại từ. Đặc điểm của khuyếch đại từ là điện áp ra trên cuận công tác hầu như không phụ thuộc vào dòng tải mà chỉ phụ thuộc vào dòng điều khiển và chính dòng điều khiển này quyết định điện áp ra của khuyếch đại từ. Các diode được mắc vào trong mạch nhằm tạo ra phản hồi nội cho khuyếch đại từ. Cũng giống như khi dùng cuận kháng bão hoà thì khi dùng khuếch đại từ ta cũng có: Mth.gh < Mth . Sơ đồ nguyên lý (a) và đặc tính cơ của hệ được trình bày trên hình 3-18. 6.2.3, Phương pháp thay đổi điện áp dùng SCR. Bộ điều chỉnh điện áp dùng SCR ngày nay được sử dụng tương đối nhiều trong công nghiệp để điều chỉnh tốc độ truyền động điện động cơ điện không đồng bộ 3 pha. Sơ đồ điều khiển hệ thống được mô tả trên hình 3-19 a; đặc tính điều khiển và các quá trình đóng mở van đã được xem xét kỹ trong phần điện tử công suất. Dạng đặc tính cơ của hệ dược mô tả trên hình 3-19 b. Sử dụng bộ điều chỉnh tốc độ dùng SCR có ưu điểm là hệ thống gọn nhẹ có khả năng tự động hóa cao nhưng chúng có nhược điểm lớn là dạng sóng ra không là sin nên các thành phấn sóng bậc cao sẽ gây tốn hao và làm nóng máy, đồng thời hệ số cosư của hệ cũng rất thấp nên ảnh hưởng nhiều đến lưới điện đặc biệt là lưới mềm! §3.7 Điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ 3 pha theo nguyên lý điều chỉnh tần số – điện áp. 3.7.1; Nguyên lý điều chỉnh. Như trong §3.1 chúng ta đã xem xét các ảnh hưởng của tứ thông và điện áp đến đặc tính cơ của động cơ điện và chúng ta cũng đã tìm ra qui luật điều chỉnh điện áp theo tần số với tỷ lệ không đổi. Qui luật thay đổi tần số và điện áp như vậy chỉ là qui luật gần đúng nhưng cơ bản. Qui luật này được xây dựng dựa trên khả năng quá tải về mô men của động cơ điện : . Nếu bỏ qua điện trở dây quấn stator thì mô men tới hạn có thể tính gần đúng như sau: . (3-32) Hệ số quá tải được giữ không đổi khi: (3-33) Thay thế vào và biến đổi ta có: Đặc tính cơ của hệ được mô tả tên hình 3-7 a,b. 3.7.2; Các phương pháp biến tần. 3.7.2.1; Biến tần máy điện. Nguyên tắc chung của biến tần máy điện là sử dụng các bộ biến tần máy điện đặc biệt hoặc sử dụng một hệ thống động cơ điện lai máy phát điện xoay chiều. Sơ đồ nguyên lý của 1 bộ biến tần máy điện được mô tả trên hình 3-19. 3.7.2.2; Biến tần điện tử-bán dẫn. Các bộ biến tần điện tử ngày nay được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp. Phần biến tần sẽ được nghiên cứu kỹ trong phần kỹ thuật điều khiển động cơ điện , ở đây chúng ta chỉ xem xét trên cơ sở mạch động lực của bộ biến tần. Sơ đồ nguyên lý cơ bản của hệ được mô tả trên hình 3-21. Trên sơ đồ 3-21 bộ biến tần bao gồm 03 khâu : Bộ chỉnh lưu cầu gồm 6 SCR từ T1 đến T6, có tác dụng nắn dòng xoay chiều sang một chiều đồng thời thay đổi giá trị điện áp một chiều. Bộ lọc bao gồm cuận cảm L và tụ C có tác dụng san phẳng điện áp sau khi chỉng lưu. Bộ nghịch lưu bao gồm các SCR từ T7 đến T12 và các diode từ D1 đến D12, trong đó các diode từ D1 đến D6 có tác dụng dẫn dòng phản kháng từ động cơ qua tụ C , các diode từ D7 đến D12 có tác dụng ngăn cách các tụ chuyển mạch với phụ tải. Bộ biến tần như trên có khả năng điều chỉnh được tần số và điện áp của hệ (nguyên lý chi tiết của biến tần được nghiên cứu kỹ trong phần kỹ thuật điều khiển động cơ điện). CÂU HỎI ÔN TẬP 1- Các phương trình cơ bản và đặc tính cơ của động cơ điện dị bộ: sơ đồ thay thế, phương trình dòng điện, phương trình đặc tính cơ, công thức tính mô ment và độ trượt tới hạn, công thức Closs đơn giản và đầy đủ. 2 - Các thông số ảnh hưởng đến đặc tính cơ động cơ không đồng bộ. 3 – Khởi động động cơ điện dị bộ: Khái quát, các yêu cầu, dòng điện, mô ment khởi động, các phương pháp khởi động. 4 – Tính toán điện trở khởi động động cơ điện dị bộ: cách mắc mạch điện, đặc tính cơ, chọn các trị số mô ment, phương pháp đồ thị, đại số xác định trị số điện trở khởi động. 5 – Phương pháp hãm tái sinh động cơ điện dị bộ: khái quát, công thức dòng điện, đặc tính cơ ứng với các trường hợp hãm tái sinh. 6 – Phương pháp hãm ngược động cơ điện dị bộ: khái quát, công thức dòng điện, đặc tính cơ ứng với các trường hợp hãm ngược. 7 – Phương pháp hãm động năng động cơ điện dị bộ: khái quát, công thức dòng điện, các sơ đồ nối dây, đặc tính cơ ứng với các trường hợp hãm động năng. 8 – Điều chỉnh tốc độ động cơ điện dị bộ bằng cách thay đổi điện áp không thay đổi tần số: sơ đồ nối dây, đặc tính cơ,các phương pháp thay đổi điện áp. 9 – Điều chỉnh tốc độ động cơ điện dị bộ bằng cách thay đổi điện trở rotor; sơ đồ nối dây, đặc tính cơ, các phương pháp thay đổi điện trở rotor. 10 – Điều chỉnh tốc độ động cơ điện dị bộ bằng cách thay đổi tần số nguồn; luật điều chỉnh theo khả năng quá tải, đặc tính cơ, các phương pháp thay đổi tần số. 11 – Điều chỉnh tốc độ động cơ điện dị bộ bằng cách thay đổi số cặp cực: sơ đồ nối dây, so sánh các giá trị sth, Mth , đặc tính cơ ứng với các phương pháp thay đổi cặp cực. BÀI TẬP CHƯƠNG III. Bài1 - Động cơ dị bộ rotor dây quấn chịu tải định mức. Mạch rotor đươc nối thêm điện trở RS’. Hãy tính tốc độ của động cơ: Pdm = 22,5KW; Udm = 380V/220V / 50Hz; ndm = 1460 v/p; 2p = 4; R1 = 0,2; R2’ = 0,24; X1 = 0,39; X’2 = 0,46; RS’= 1,2; Bài 2 - Động cơ dị bộ rotor dây quấn chịu tải định mức. Mạch stator có nối thêm trở kháng X. Hãy tính tốc độ của động cơ: Pdm = 22,5KW; Udm = 380V/220V / 50Hz; ndm = 1460 v/p; 2p = 4; R1 = 0,2; R2’ = 0,24; X1 = 0,39; X’2 = 0,46; X = 0,75. Bài 3 - Động cơ dị bộ 3 pha chịu tải MP. Ta thay đổi nhanh điện áp lưới về giá trị U11, U12 với tần số không đổi. Hỏi tốc độ của động cơ thay đổi như thế nào? Pdm = 3 KW; Udm = 380V/220V / 50Hz; ndm = 1420 v/p; R1 = 0,81; R2’ = 0,91; L1 = L’2 = 8,85 mH; 2p = 4; MP = 15Nm; U11 = 340V; U12 = 300V; Bài 4 - Động cơ dị bộ 3 pha rotor lồng sóc được nạp từ nguồn có tần số thay đổi, điện áp không đổi. Động cơ chịu tải Mp. Hãy tính: Tốc độ động cơ khi tần số f1. Pdm = 60 KW; ndm = 577 v/p; Udm = 380V/220V; 2p = 10; R1 = 0,0549 ; R2 = 0,0677; L1 = 0.5mH; L’2 = 0,46 mH; Mp = 1000 Nm; f1 = 45Hz; Bài 5 - Động cơ dị bộ 3 pha chịu tải MP. Ta thay đổi điện áp lưới về giá trị U11, và tần số về f1. Hỏi tốc độ của động cơ thay đổi như thế nào? Pdm = 3 KW; Udm = 380V/220V / 50Hz; ndm = 1420 v/p; R1 = 0,81; R2’ = 0,91; L1 = L’2 = 8,85 mH; 2p = 4; MP = 15Nm; U11 = 342V; f1 = 45Hz; Bài 6 - Động cơ dị bộ 3 pha với rotor dây quấn chịu tải bị động ( chiều tải phụ thuộc vào chiều quay) MP. Khi hãm ngược dòng điện với điện trở mắc thêm vào mạch rotor. Hãy tính điện trở cần phải mắc thêm vào rotor, để moment hãm ban đầu có giá trị Mho. Moment ở cuối quá trình hãm có độ lớn thế nào? Pdm = 3kW; Udm = 380/220V/ 50Hz; Idm = 6,9A; 2p = 4; ndm = 1420 v/p; MP = 17Nm; R1 = 1,81; R2’ =1,91; L1 = L’2 = 8,85 mH; Mho= -30Nm. Bài 7 - Động cơ dị bộ 3 pha với rotor dây quấn chịu tải thế năng MP. Khi hãm ngược dòng điện với điện trở mắc thêm vào mạch rotor. Hãy tính điện trở cần phải mắc thêm vào rotor, để moment hãm ban đầu có giá trị Mho. Tính tốc độ và moment khi động cơ hãm xác lập. Pdm = 3kW; Udm = 380/220V/ 50Hz; Idm = 6,9A; 2p = 4; ndm = 1420 v/p; R1 = 1,81; R2’ =1,91; L1 = L’2 = 8,85 mH; Mho= 55Nm, tải có m = 500Kg, Dtt = 0,2m, i = 6. Chương IV: ỔN ĐỊNH TỐC ĐỘ CỦA TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN. §4.1 Nguyên lý chung. Trong quá trình làm việc của các hệ thống truyền động điện nhiều hệ thống đòi hỏi phải ổn định tốc độ để nâng cao chất lượng sản phẩm và năng suất của thiết bị. Mặt khác ổn định tốc độ của truyền động điện còn có khả năng mở rộng dải điều chỉnh tốc độ và tăng khả năng quá tải cho động cơ điện. Nhìn chung các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện đa số là làm cho độ cứng của đặc tính cơ của hệ giảm đi do đó cần thiết phải ổn định tốc độ động cơ điện nhằm nâng cao độ cứng của đặc tính cơ . Vì sai số tĩnh của tốc độ phụ thuộc vào độ cứng của đặc tính cơ do đó để làm giảm sai số chúng ta cần phải ổn địng tốc độ truyền động điện muốn vậy các thông số điều chỉnh phải tự động thay đổi theo giá trị phụ tải sao cho phù hợp với sụt tốc do tải gây ra. Để thực hiện các quá trình tự động thay đổi các thông số điều chỉnh tốc độ theo tải thì chúng ta phải thiết lập các hệ thống điều khiển vòng kín tức là các hệ thống có phải hồi. Cấu trúc chung của hệ thống điều chỉnh tốc độ vòng kín được mô tả trên hình 4-1a. Trong đó: + U1 là giá trị thông số đặt đầu vào có thể là điện áp hay tốc độ.. + PH bộ phản hồi để lấy tín hiệu phản hồi có thể là dòng điện, điện áp, tốc độ . + Udk là giá trị sai lệch giữa tín hiệu đặt và tín hiệu phản hồi. + DC là bộ điều chỉnh tùy thuộc vào từng hệ thống bộ điều chỉnh có thể là các bộ biến đổi điện áp, biến tần, hệ máy phát động cơ, .. có chức năng biến đổi các thông số điều chỉnh. + Xdc là thông số điều chỉnh có chức năng làm biến đổi độ cứng của đặc tính cơ. + Đ là động cơ điện. Trong các hệ thống điều chỉnh tốc độ dùng các bộ biến đổi thông thường độ cứng của đặc tính cơ không thay đổi trong phạm vi điều chỉnh. Khi ứng với đường đặc tính cơ thấp nhất ta có tốc độ nhỏ nhất: = min và sai số điều chỉnh thường là lớn hơn giá trị cho phép: Để đảm bảo sai số điều chỉnh trong phạm vi cho phép chúng ta cần phải sử dụng các biện pháp ổn định tốc độ của truyền động điện bằngcách điều chỉnh Eb sao cho khi tải tải tăng thì giá trị Eb cũng tăng theo. Thực chất khi tải tăng động cơ không còn làm việc ở đặc tính cơ với o ban đầu nữa mà nó chuyển sang làm việc ở đặc tính cơ với o khác cao hơn, nhờ đó mà tốc độ của động cơ điện tăng lên tới min và S = Scp . Đặc tính cơ của hệ thống được mô tả trên hình 4-1b với đường nét đậm là đường đặc tính cơ mong muốn. Phương trình đặc tính cơ của đường đặc tính cơ mong muốn có dạng như sau: (4-1) Trong đó m : là độ cứng của đường đặc tính cơ mong muốn nó được xác định dựa vào sai số cho phép của đặc tính cơ : (4-2) Các giá trị cần thiết của Eb khi thay đổi tải được xác định thông qua giao điểm của các đường đặc tính cơ của hệ hở với đường đặc tính cơ mong muốn. Ưu điểm của hệ thống điều tốc mạch kín so với hệ điều khiển mạch hở có thể được tóm tắt như sau: Độ cứng của đặc tính cơ của hệ mạch kín cứng hơn nhiều so với hệ mạch hở. Sai số tĩnh của tốc độ của hệ mạch kín nhỏ hơn nhiều so với sai số tĩnh của tốc độ trong hệ mạch hở. Phạm vi điều chỉnh tốc độ của hệ mạch kín rộng hơn nhiều so với phạm vi điều chỉnh tốc độ trong hệ mạch hở. §4.2 Ổn định tốc độ động cơ điện một chiều dùng phản hồi dương dòng tải . 4.2.1; Qui luật thay đổi Eb theo dòng tải. Sơ đồ nguyên lý hệ thống được mô tả trên hình 4-2a. Ta có phương trình đặc tính cơ của hệ thống điều khiển dùng bộ biến đổi BD có dạng sau: (4-3) Tại các giao điểm của đường đặc tính cơ này với đường đặc tính cơ mong muốn (hình 4-1b) ta luôn có: = (4-4) (4-5) Kd gọi là hệ số phản hồi dòng. 4.2.2; Đặc tính cơ của hệ. Trên hình 4-2 ta có: (4-6) từ đó rút ra phương trình đặc tính cơ của hệ như sau: (4-7) (4-8) Nhìn vào phương trình (4-8) ta thấy: - Nếu ta chọn: R + Rd = KdRd Thì , Đặc tính cơ sẽ cứng tuyệt đối. - Nếu ta chọn: R + Rd > KdRd Thì m < 0, Đặc tính cơ sẽ nằm phía dưới đường 0, độ cứng của đặc tính cơ là âm giống như dạng đặc tính cơ khi không có phản hồi. - Nếu ta chọn: R + Rd < KdRd Thì , Đặc tính cơ sẽ nằm phía trên đường 0, và độ cứng của đặc tính cơ là dương. Tùy t