Nghiên cứu tìm hiểu các hệ điều chỉnh tốc độ động cơ điện xoay chiều

Đề tài: Nghiên cứu tìm hiểu các hệ điều chỉnh

tốc độ động cơ điện xoay chiều

1

Lời nói đầu

Trong những năm gần đây có sự ra đời và ngày càng hoàn thiện của các bộ biến

đổi điện tử công suất, với kích thước gon nhẹ, độ tác động nhanh cao, dễ dàng

ghép nối với các thiết bị vi sử lý... các hệ thuyền động ngày nay thường sử dụng

nguyên tắc sử dụng véc tơ cho các động cơ xoay chiều. Phần lớn các điều khiển

này thương dùng kĩ thuật số với chương trình phần mền linh hoạt, dễ dàng thay

đổi cấu trúc tham số hoặc luật điều khiển. Vì vậy tăng độ chính xác và tác động

nhanh cho hệ truyền động

2 . Điều chỉnh tốc độ động cơ KĐB bằng phương pháp tần số:

Phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách biến đổi tần nguồn áp,

cho phép mở rộng phạm vi sử dụng động cơ KĐB trong nhiều ngành công

nghiệp. Nó cho phép mở rộng dải điều chỉnh và nâng cao tính chất động học của

hệ thống điều chỉnh tốc độ động cơ xoay chiều nói chung và động cơ KĐB nói

riêng. Trước hết chúng ta ứng dụng cho các thiết bị cần thay đổi tốc độ nhiều

động cơ cùng một lúc như các truyền động của nhóm máy dệt, băng tải, bánh

lăn ... phương pháp này còn được ứng dụng cho cả các thiết bị đơn lẻ nhất là

những cơ cấu có yêu cầu tốc tốc độ cao như máy ly tâm , máy mài . Đặc biệt là

hệ thống điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách biến đổi nguồn cung cấp sử dụng

cho động cơ KĐB rôto lồng sóc sẽ có kết cấu đơn giản vững chắc giá thành hạ

có thể làm việc trong nhiều môi trường

Nhược điểm cơ bản của hệ thống này là mạch điều khiển rất phức tạp

Đối với hệ thống này động cơ không nhận điện từ lưới chung mà từ một bộ biến

tần. Bộ biến tần này có khả năng biến đổi tần số và điện áp ra một cách độc lập

với nhau . Trong phần này đề cập đến hai nội dung : Nguyên lý điều chỉnh tốc

độ động cơ KĐB bằng cách biến đổi tần số và các loại biến tần dùng trong hệ

truyền động biến tần - động cơ KĐB

2

a . Nguyên lý điều chỉnh tần số:

Nguyên lý điều chỉnh tốc độ động cơ KĐB bằng cách biến đổi tần số fi của điện

áp stato được rút ra từ biểu thức xác định động cơ KĐB

ωs = 2.π.fs

Vậy sức điện động của dây quấn stato của động cơ tỷ lệ với tần số ra và từ

thông Es = C.φ.fs

X Us Es C fs Rs s

∆Us=Is 2+ 2≈0⇒ ≈ = φ

Mặt khác nếu bỏ qua độ sụt áp trên tổng trở

dây quấn stato tức coi

Vậy đồng thời với việc điều chỉnh tần số ta phải điều chỉnh cả điện áp nguồn

cung cấp. Từ công thức trên ta thấy khi điều chỉnh tần số mà giữ nguyên điện áp

nguồn Us không đổi thì từ thông động cơ sẽ biến thiên

*Khi ƒs giảm từ thông φ của động cơ lớn lên làm cho mạch từ bão hoà và dòng

điện từ hoá lớn lên. Do các chỉ tiêu năng lượng xấu đi và đôi khi nhiều động cơ

còn phát năng lượng quá mức cho phép.

*Khi ƒs tăng từ thông φ của động cơ giảm xuống và nếu mômen phụ tải không

đổi thì theo biểu thức M = k.φ.I.n.cosφ ta thấy dòng điện rôto Ir phải tăng

lên.Vậy trong trường hợp này dây quấn động cơ chịu quá tải còn lõi thép thì

phải non tải. Ngoài ra cũng vì lý do trên mômen cho phép và khả năng quá tải

của động cơ giảm xuống.

Vì vậy để tận dụng khả năng động cơ một cách tốt nhất là khi điều chỉnh tốc độ

bằng phương pháp biến đổi tần số người ta còn phải điều chỉnh cả điện áp và

dòng điện theo hàm của tần số và phụ tải

Việc điều chỉnh này chỉ theo hàm của tần số có đặc máy sản xuất có thể được

thực hiện trong hệ kín . Khi đó nhờ các mạch hồi tiếp điện áp ứng với một tần

cho trước nào đó sẽ biến đổi theo phụ tải

3

Yêu cầu chính đối với đặc tính của truyền động điều chỉnh tần số đảm bảo độ

cứng đặc tính cơ và khả năng quá tải trong toàn bộ dải điều chỉnh tần số và phụ

tải ngoài ra còn có thể có vài yêu cầu về điều chỉnh tối ưu trong chế độ tĩnh

b. Các loại biến tần :

gồm hai loại: Biến tần trực tiếp

Biến tần gián tiếp

I.Biến tần trực tiếp:

U 1 ,f 1 BT U 2 ,f 2

Điện áp vào BT có điện áp U1 và tần số f1 chỉ qua một mạch van là ra ngay tải

với tần số f2,U2.

Đặc điểm:

Hiệu suất biến đổi năng lượng cao do chỉ có một lần biến đổi điện năng .Thực

hiện hãm tái sinh năng lượng mà không cần mạch điện phụ.

Hệ số công suất thấp,tần số đIều chỉnh bị giới hạn trên bởi tần số nguồn cung

cấp.Thường dùng cho hệ truyền động công suất lớn,tốc độ làm việc thấp.

II.Biến tần gián tiếp:

 Biến tần nguồn áp:

U 1 ,f 1 U 2 ,f 2

L

C

CL NL

4

Đặc điểm là điện áp ra trên tải được định hình sẵn còn dạng dòng điện tải lại ít

phụ thuộc vào tính chất tải .Việc điều chỉnh tần số điện áp ra trên tải được thực

hiện dễ dàng bằng điều khiển qui luật mở van của phần nghịch lưu .Phương

pháp điều khiển này thay đổi dễ dàng tần số mà không phụ thuộc vào lưới

L

CL NL U 1 ,f 1 U 2 ,f 2

 Biến tần nguồn dòng :

Sơ đồ đơn giản, làm việc tin cậy, đã từng được sử dụng rộng rãi để điều

khiển tốc độ động cơ xoay chiều 3 pha, rôto lồng sóc .Sơ đồ gồm một cầu chỉnh

lưu và một cầu biến tần, mỗi tiristor được nối tiếp thêm một một điôt gọi là điôt

chặn.

MTKb 512.8 380/220V 50Hz TĐ 25%

5