Phương pháp thay đổi số vòng dây quấn trên stato được sử dụng cho

Academia.edu no longer supports Internet Explorer.

To browse Academia.edu and the wider internet faster and more securely, please take a few seconds to upgrade your browser.

Dưới đây là một số cách có thể điều chỉnh được tốc độ của motor điện: – Trên stato: thay đổi điện áp đưa vào dây quấn stato, thay đổi số đôi cực của dây quấn stato hay thay đổi tần số nguồn. – Trên rôto: thay đổi điện trở roto hoặc nối nối tiếp trên mạch điện roto một hay nhiều máy điện phụ gọi là nối cấp.

1. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi số đôi cực

Dây quấn stato có thể nối thành bao nhiêu số đôi cực khác nhau thì tốc độ có bấy nhiêu cấp, vì vậy thay đổi tốc độ chỉ có thể thay đổi từng cấp một không bằng phẳng. Có nhiều cách để thay đổi số đôi cực của dây quấn stato – Đổi cách nối dây để có số đôi cực khác nhau. Dùng trong động cơ điện hai tốc độ theo tỷ lệ 2:1 – Trên rãnh stato đặt 2 dây quấn độc lập có số đôi cực khác nhau, thường để đạt 2 tốc độ theo tỷ lệ 4:3 hoặc 6:5 – Trên rãnh stato có đặt 2 dây quấn độc lập có số đôi cực khác nhau, mỗi dây quấn lại có thể đổi cách nối để có số đôi cực khác nhau.

Dây quấn rôto trong động cơ điện không đồng bộ rôto dây quấn có số đôi cực bằng số đôi cực của dây quấn stato, do đó khi đấu lại dây quấn stato để có số đôi cực khác nhau thì dây quấn rôto cũng phải đấu lại .Như vậy không tiện lợi

Ngược lại, dây quấn roto lồng sóc thích ứng với bất kì só đôi cực nào của dây quấn stato, do đó thích hợp cho động cơ điện thay đổi số đôi cực để ddieuf chỉnh tốc độ. Mặc dù điều chỉnh tốc độ nhảy cấp, nhưng có ưu điểm giữ nguyên độ cứng của đặc tính cơ.

2. Điều chỉnh tôc độ bằng cách thay đổi tần số

Tốc độ của động cơ KĐB n = n1(1-s) = (60f/p)(1-s) Khi hệ số trượt thay đổi ít thì tốc độ tỷ lệ thuận với tần số. Mặt khác, từ biểu thức E1=4.44f1W1KdqØ max ta nhận thấy max tỷ lệ thuận với E1/f1 Người ta mong muốn giữ cho Ø max= const Muốn vậy phải điều chỉnh đồng thời cả E/f , có nghĩa là phải sử dụng một nguồn điện đặc biệt , đó là các bộ biến tần công nghiệp. Do sự phát triển mạnh mẽ của kĩ thuật vi điện tử và điện tử công suất, các bộ biến tần ra đời đã mở ra một triển vọng lớn trong lĩnh vực điều khiển động cơ xoay chiều bằng phương pháp tần số. Sử dụng biến tần để điều khiển động cơ theo các quy luật khác nhau ( quy luật U/f, điều khiển véc tơ..) đã tạo ra những hệ điều khiển tốc độ động cơ có các tính năng vượt trội.

3. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp cung cấp cho stato.

Ta đã biết, hệ số trượt giới hạn Sth không phụ thuộc vào điện áp, nếu R’2 không đổi thì khi giảm điện áp nguồn U, hệ số trượt tới hạn Sth sẽ không còn Mmax giảm tỉ lệ với U2 .
Phương pháp này chỉ thực hiện khi máy mang tải, con khi máy không mang tải mà giảm điện nguồn, tốc độ gần như không đổi.
4. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở mạch roto của động cơ roto dây quấn. Thông qua vành trượt ta nối một biến trở 3 pha có thể điều chỉnh được vào dây quấn rôto

Với một mômen tải nhất định, điện trở phụ càng lớn thì hệ số trượt ở điểm làm việc càng lớn ( từ a đén b rồi c ), nghĩa là tốc độ càng giảm xuống. Vì mômen tỷ lệ với công suất điện trở Pđt, nên ta có : (r2/s2) = ((r2+rf)/s)

Do P đt bản thân không đổi, I 2 cũng không đổi nên một bộ phận công suất cơ trước kia đã biến thành tổn hao đồng I 2 x Rf. Vì lúc đó công suất đưa vào không đổi nên hiệu suất giảm, đây là nhược điểm của phương pháp này. Mặt khác, tốc độ điều chỉnh nhiều hay ít còn phụ thuộc vào tải lớn hay nhỏ.

ĐIỀU KHIỂN VẬN TỐC ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘGVGD:HỒ MINH NHỊSV:Hồng Hoài Vũ Trần Văn VũĐinh Văn Sang1. Thay đổi số đôi cực2. Điều khiển điện áp Stato3.Thay đổi tần số nguồn áp4. Thay đổi điện trở mạch Rotor5.Thay đổi tần số nguồn dòng Statopfn60=- Ta có : Vì vậy ta thay đổi tốc độ bằng cách thay đổi số đôi cực.- Việc thực hiện thay đổi số đôi cực chỉ phù hợp với ĐC rotor lồng sóc vì cấu tạo rotor là đồng nhất không phụ thuộc vào số đôi cực và thực hiện trong stato,đối với ĐC rotor dây quấn thì phức vì phải thay đổi số đôi cực stato và cả rotor.- Phương pháp : sử dụng một cuộn dây stato và phân bố trên nhiều cuộn dây,để thay đổi số đôi cực thì ta thay đổi cách đấu nối của nó.- Bằng cách đấu dây 2 nhóm trên theo dạng nối tiếp hoặc song song thì ta có thể tạo nên 6 cực.- Tương tự,ta đấu theo dạng nối tiếp hoặc song song như hình trên ta có thể tạo phân bố từ thông với 12 cực. Vậy với cách đấu theo dạng nối tiếp hoặc song song của nhóm a-b và c-d thì ta tạo được 6 cực hoặc 12 cực.- Ưu điểm : thiết bị đơn giản,giá thành rẽ,khống chế tốc độ khá đơn giản.- Nhược điểm : phạm vi điều khiển không rộng.- Ứng dụng : trong công nghiệp,máy mài vạn năng,bơm ly tâm,quạt thông gió…( )sXXsRRRUMrsrsmsr) ( 32'''2+++=ωPhương trình đặc tính cơ :Ta thấy momen tỷ lệ bình phương với điện áp,do đó ta có thể điều chỉnh được momen và tốc độ bằng cách thay đổi điện áp Stato.- Phương pháp thay đổi điện áp Stato :+ Sử dụng máy biến áp tự ngẫu ( với động cơ nhỏ ).+ Dùng bộ biến đổi điện áp xoay chiều (1 pha,3 pha):Ví dụ :- Quạt điện (1 pha) thay đổi góc kích Triac . - Máy quạt CN 3 pha,máy bơm 3 pha.+ Ta có thể điều chỉnh tốc độ bằng cách mắc điện trở phụ rotor :( )srrphrsIRRMω. 32'max''max+=- Ưu điểm : được sử dụng phổ biến rộng rãi ( bộ điều chỉnh dùng SCR),đơn giản và tự động hóa.- Nhược điểm : điện áp Stato bị biến dạng so với hình sin.- Ứng dụng : trong hệ truyền động mà momen tải là hàm tăng theo tốc độ như quạt thông gió,bơm ly tâm…constfU=- Từ biểu thức :Vậy ta thay đổi tần số thì tốc độ thay đổi theo- Với việc thực hiện thay đổi tần số nguồn áp thì ta dùng bộ biến tần- Những ưu điểm của biến tần :+ Điều chỉnh tốc độ động cơ theo yêu cầu+ Hệ thống điều chỉnh tốc độ đơn giản,dễ dàng.+ Thay đổi tốc độ động cơ cùng nột lúc.+ Cho phép mở rộng dải điều chỉnh.+ Đáp ứng cho nhiều ứng dụng khác nhau+ Tiết kiệm điện năng.- Nhược điểm : sử dụng linh kiện bán dẫn có giá thành đắt.( )sXXsRRRRUMrsrsmsphr) ().(.32''''2++++=ω- Từ biểu thức: Vậy vận tốc (momen cực đại) thay đổi phụ thuộc vào điện trở Rotor,ta điều chỉnh vận tốc tăng hay giảm bằng cách thay đổi điện trở Rotor.- Ưu điểm : có khả năng giảm dòng khởi động,thao tác đơn giả,giá thành thấp.- Nhược điểm : do mắc điện trỏ phụ nên có thể gây tổn hao trên điện trở.- Ứng dụng : cho hệ truyền động ngắn hạn,gián đoạn.THAY ĐỔI ĐIỆN TRỞ MẠCH ROTOR-Thay đổi tần số fi của dòng điện stato được thực hiện bằng bộ biến tần dòng. Khi thay đổi tần số giữ cho từ thông fiMax không đổi, cho nên phải giữ cho tỷ số điện áp và tần số không đổi- Ưu điểm :cho phép điều chình tốc độ trong phạm vi rộng-Nhược điểm : giá thành đắt- Bộ biến tần dòng là bộ sử dụng 2 bộ chỉnh lưu điều khiển và bộ nghịch lưu.Bộ biến tần là thiết bị biến đổi nguồn điện từ tần số cố định (thường 50Hz) sang nguồn điện có tần số thay đổi cung cấp cho động cơ xoay chiều- Biến tần thay đổi tần số điện áp cấp nguồn cho động cơ nhằm điều chỉnh tốc độ phù hợp với các yêu cầu của hệ truyền động.- Những ưu điểm của biến tần :-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.- Hệ thống điều chỉnh tốc độ động cơ bằng biến tần có kết cấu đơn giản, làm việc được trong nhiều môi trường khác nhau.- Khả năng điều chỉnh tốc độ động cơ dễ dàng.- Có khả năng đáp ứng cho nhiều ứng dụng khác nhau.- Các thiết bị cần thay đổi tốc độ nhiều động cơ cùng một lúc (dệt, băng tải ).- Các thiết bị đơn lẻ yêu cầu tốc độ làm việc cao (máy li tâm, máy mài ).- Ngoài những ưu điểm thì biến tần còn những tính năng ưu việt khác :+ Điều chỉnh lưu lượng và áp suất ở mức yêu cầu.+ Hiệu suất cao hơn trong chế độ làm việc liên tục+ Tự động hóa hoàn toàn+ Tiết kiệm điện năng đáng kế.

Phần dành cho đơn vịCÁC PHƯƠNG PHÁP THAY DỔI TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KĐBGVHD: HỒ MINH NHỊNhóm sinh viên thực hiện: Phạm Minh Hoàng 1101296 Nguyễn Thái Hòa 1101295 Lê Văn Tấn 1101254NỘI DUNG BÁO CÁO1. ĐIỀU KHIỂN VẬN TỐC BẰNG CÁCH THAY ĐỔI SỐ CỰC2. ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN ÁP STATO3. ĐIỀU KHIỂN VẬN TỐC BẰNG CÁCH THAY ĐỔI TẦN SỐ NGUỒN ÁP4. ĐIỀU KHIỂN VẬN TỐC BẰNG CÁCH THAY ĐỔI TẦN SỐ NGUỒN DÒNG ĐIỆN STATO5. ĐIỀU KHIỂN VẬN TỐC BẰNG CÁCH THAY ĐỔI ĐIỆN TRỞ MẠCH RÔTO6. ĐIỀU KHIỂN VẬN TỐC BẰNG NỐI CẤP7. SƠ LƯỢT VỀ BIẾN TẦN1. ĐIỀU KHIỂN VẬN TỐC BẰNG CÁCH THAY ĐỔI SỐ CỰCƯu điểm:•Thiết bị đơn giản, giá thành hạ.•Các đường đặc tính cơ đều cứng và tổn thất phụ không đáng kể.•Động cơ làm việc chắc chắn.•Điều chỉnh và khống chế tốc độ khá đơn giản.Nhược điểm:•Chỉ cho những tốc độ cấp với độ nhảy cấp khá lớn.•Hiệu suất sử dụng dây quấn thấp.•Cấu tạo của động cơ tương đối phức tạp, nặng nề giá thành cao.Ứng dụng: đây là phương pháp được ứng dụng trong thang máy nhiều tầng, máy cắt kim loại, máy nâng trong hầm mỏ,…1. ĐIỀU KHIỂN VẬN TỐC BẰNG CÁCH THAY ĐỔI SỐ CỰCc) τ/2 τ τ/2 A1 X1 A 2 X2Hình 17-6. Sơ đồ nguyên lý thay đổi số đôi cực τ τ τ τ A1 a) X1 X2 A2 τ/2 τ τ/2 A1 X1 A 2 X2b)Thay đổi từ nối thuận (hình 17-6a) sang nối ngược (hình 17-6b) ta được số đôi cực khác nhau theo tỷ lệ 2 : 1.Cũng có thể đổi từ đấu nối tiếp (hình 17-6a) sang đấu song (hình 17-6c) hai cuộn dây tuỳ theo yêu cầu của điện áp và dòng điện để có số đôi cực khác nhau.1. ĐIỀU KHIỂN VẬN TỐC BẰNG CÁCH THAY ĐỔI SỐ CỰCSơ đồ thay đổi số đôi cực như sau (hình 17-6):1. ĐIỀU KHIỂN VẬN TỐC BẰNG CÁCH THAY ĐỔI SỐ CỰCVới động cơ 3 pha, tuỳ theo cách đấu Y hay Δ và cách đấu dây quấn pha song song hay nối tiếp mà ta có loại động cơ hai cấp tốc độ có mômen không đổi hoặc công suất không đổi.H×nh 17-7. S¬ ®å ®Êu d©y quÊn khi ®æi tèc ®é theo tû lÖ 2:1 víi m«men kh«ng ®æi Y (p2=2p1 ) YY (p1) I’fABCI’fIdIdCBAI’fI’f Ưu điểm: Phương pháp này cho phép tự động hóa hệ thống và cải thiện các đặc tính điều chỉnh. Nhược điểm: Làm việc không ổn định do hệ thống nhạy với sự thay đổi của điện áp. Ứng dụng: Phương pháp này thích hợp với truyền động mà mô men tải là hàm tăng theo tốc độ như: quạt gió, bơm ly tâm.2. ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN ÁP STATO Phương pháp này chỉ có ý nghĩa thực tế khi dùng một nguồn điện biến tần chung điều chỉnh nhiều động cơ điện có cùng quy luật thay đổi tốc độ. Ưu điểm:-Điều chỉnh vô cấp tốc độ quay của động cơ.-Dải điều chỉnh tốc độ D lớn-Hệ thống điều chỉnh động cơ dùng biến tần trực tiếp từ lưới, do đó không cần các thiết bị biến đổi, nó sử dụng động cơ KĐB rô to lồng sóc có kết cấu đơn giản.- Hệ thống điều chỉnh tốc độ dùng biến tần có thể hãm tái sinh cho nên nguồn xoay chiều này có thể làm việc ở cả 4 góc tọa độ.3. ĐIỀU KHIỂN VẬN TỐC BẰNG CÁCH THAY ĐỔI TẦN SỐ NGUỒN ÁPNhược điểm: Bộ biến tần có giá thành đắt do sử dụng nhiều linh kiện bán dẫn và mạch điều khiển điện tử.3. ĐIỀU KHIỂN VẬN TỐC BẰNG CÁCH THAY ĐỔI TẦN SỐ NGUỒN ÁPconstfUhayffUU==111'11'13. ĐIỀU KHIỂN VẬN TỐC BẰNG CÁCH THAY ĐỔI TẦN SỐ NGUỒN ÁP Trong thực tế sử dụng, khi yêu cầu mômen không đổi (như trong máy cắt gọt kim loại) thì ta có:4. ĐIỀU KHIỂN VẬN TỐC BẰNG CÁCH THAY ĐỔI TẦN SỐ NGUỒN DÒNG ĐIỆN STATO Khi thay giảm điện áp xuống x lần so với điện áp định mức, U = xUđm (x < 1) thì mômen sẽ giảm xuống còn M = x2 Mđm. Nếu mômen tải của động cơ không đổi thì tốc độ động cơ sẽ giảm, hệ số trượt tăng tăng từ sa đến sb rồi sc như hình 17-11. Khi điện áp giảm x lần thì s.đ.đ. E và từ thông Φ cũng giảm x lần so với trị số ban đầu. Theo công thức M = CM.I’2.Φ, để giữ cho M = const cân bằng với mômen cản thì I’2 phải tăng lên 1/x lần.MmaxMCssasbsc01.0s23M1Hình 17-11. Điều chỉnh tốc độ bằng thay đổi điện áp đặt vào stato4. ĐIỀU KHIỂN VẬN TỐC BẰNG CÁCH THAY ĐỔI TẦN SỐ NGUỒN DÒNG ĐIỆN STATO5. ĐIỀU KHIỂN VẬN TỐC BẰNG CÁCH THAY ĐỔI ĐIỆN TRỞ MẠCH RÔTO Phương pháp này chỉ dùng đối với động cơ rôto dây quấn.Với mômen tải không đổi, điện trở phụ càng lớn thì hệ số trượt ở điểm làm việc càng lớn, nghĩa là tốc độ càng giảm. Khi thêm điện trở phụ vào mạch rôto thì đường đặc tính M = f(s) nghiêng về phía trái (hình 17-12).H×nh 17-12. §iÒu chØnh tèc ®é b»ng c¸ch ghÐp thªm ®iÖn trë phô vµo r«to1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 012M/Mđm1234adbcMC /Mđm5. ĐIỀU KHIỂN VẬN TỐC BẰNG CÁCH THAY ĐỔI ĐIỂN TRỞ MẠCH RÔTO5. ĐIỀU KHIỂN VẬN TỐC BẰNG CÁCH THAY ĐỔI ĐIỆN TRỞ MẠCH RÔTOPhương pháp này được sử dụng rộng rải như cầu trục, cơ cấu nâng,…Ưu điểm:-Có tốc độ phân cấp.-Tốc độ điều chỉnh được dễ dàng.-Hạn chế được dòng mở máy.Nhược điểm:-Tốc độ ổn định kém.-Tổn thất lớn-Phạm vi điều chỉnh phụ thuộc vào phụ tải6. ĐIỀU KHIỂN VẬN TỐC BẰNG NỐI CẤP~ABRHình 17-13. Động cơ điện không đồng bộ nối cấpKhi nối cấp, rôto của hai động cơ được nối với nhau cả về cơ lẫn về điện (hình 17-13). Động cơ A nối với lưới điện, động cơ B rôto đóng vai trò sơ cấp lấy điện từ mạch rôto của động cơ A, stato của động cơ B nối với điện trở 3 pha đối xứng. Như vậy, điện áp đưa vào động cơ B chỉ là điện áp tần số thấp của rôto động cơ A. Phương pháp này được dùng cho nhiều trong động cơ điện KĐB dây quấn có công suất lớn Điều chỉnh tốc độ động cơ KĐB bằng hệ thống nối tầng có khả năng điều chỉnh bằng phẳng.6. ĐIỀU KHIỂN VẬN TỐC BẰNG NỐI CẤP7. SƠ LƯỢT VỀ BIẾN TẦNKhi sử dụng thiết bị để điều khiển loại đơn giản thì động cơkhông đồng bộ lại tồn tại một số nhược điểm như: - Dòng điện khởi động lớn, gấp 4-6 lần Iđm của động cơ, thậm chí còn cao hơn. -Tốc độ vòng quay của động cơ điện cảm ứng chỉ được điều khiển theo từng cấp (hữu cấp); thông thường mỗi động cơ chỉ thay đổi được một trong các dãy tốc độ đồng bộ như: 3.000 – 1.500vg/ph; 1.500 – 1.000vg/ph và 1.000 – 750 vg/ph, - Một số phương pháp khởi khác không phù hợp, cũng như còn bất cập nhiều vấn đề. - Để khắc phục nhược điểm trên ta sử dụng Biến Tần Biến tần là bộ nguồn bán dẫn điều khiển kết hợp với động cơ không đồng bộ xoay chiều ba pha để thực hiện khởi động/dừng và điều chỉnh chính xác số vòng quay động cơ theo yêu cầu công nghệ. Có nhiều loại biến tần được thiết kế phù hợp với dãy động cơ công suất từ rất nhỏ (vài trăm Woat) đến hàng 100 kW.Thay đổi tốc độ dựa theo nguyên lýpfn60=7. SƠ LƯỢT VỀ BIẾN TẦN•Bộ biến tần phải thực hiện được các chức năng:- Biến đổi điện áp xoay chiều ba pha của nguồn điện vào thành điện áp một chiều nhờ bộ chỉnh lưu cầu ba pha;- Sau đó nhờ bộ nghịch lưu (INVERTER) sẽ đổi ngược lại thành điện áp xoay chiều ba pha biến đổi theo phương pháp điều chế độ rộng của xung;- Kết quả là đầu ra của biến tần dòng điện có dạng hình sin, còn điện áp có dạng xung vuông nối tiếp nhau và tần số sẽ được điều chỉnh tùy ý để được tốc độ theo công nghệ đã chọn.7. SƠ LƯỢT VỀ BIẾN TẦN•Về ứng dụng:- Biến tần AC với công suất điều khiển lớn được sử dụng hiệu quả trong các trường hợp như:- Điều khiển động cơ không đồng bộ công suất từ 15 đến trên 600 kW với tốc độ khác nhau;- Điều chỉnh lưu lượng của bơm, lưu lượng không khí ở quạt ly tâm, năng suất máy, năng suất băng tải….- Ổn định lưu lượng, áp suất ở mức cố định trên hệ thống bơm nước, quạt gió, máy nén khí … cho dù nhu cầu sử dụng thay đổi;- Điều khiển quá trình khởi động và dừng chính xác động cơ trên hệ thống băng tải…7. SƠ LƯỢT VỀ BIẾN TẦN•Hiệu quả khi sử dụng: Biến tần kết hợp với động cơ không đồng bộ đã đem lại những lợi ích sau:- Hiệu suất làm việc của máy cao;- Quá trình khởi động và dừng động cơ rất êm dịu nên giúp cho tuổi thọ của động cơ và các cơ cấu cơ khí dài hơn;- An toàn, tiện lợi và việc bảo dưỡng cũng ít hơn do vậy đã giảm bớt số nhân công phục vụ và vận hành máy …- Tiết kiệm điện năng ở mức tối đa trong quá trình khởi động và vận hành.7. SƠ LƯỢT VỀ BIẾN TẦNCÁM ƠN THẦY VÀ BẠN Đà LẮNG NGHE!