›
›

Bài giảng Truyền động điện - Chương 4: Điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ

ppt 70 trang phuongnguyen 2690
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Truyền động điện - Chương 4: Điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pptbai_giang_truyen_dong_dien_chuong_4_dieu_khien_toc_do_dong_c.ppt

Nội dung text: Bài giảng Truyền động điện - Chương 4: Điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ

  1. Chương 4 ĐiỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 1
  2. Động cơ không đồng bộ Động cơ không đồng bộ 3 pha gồm 2 loại: • Rotor lồng sóc • Rotor dây quấn Động cơ không đồng bộ 3 pha rotor lồng sóc 90kW, 1484v/ph, 630kg (Nguồn: ABB motors) 2
  3. Động cơ không đồng bộ 3
  4. Động cơ không đồng bộ 4
  5. Động cơ không đồng bộ 5
  6. Động cơ không đồng bộ Theo đặc tính cơ, tiêu chuẩn NEMA của Mỹ chia động cơ không đồng bộ thành 4 lớp A, B, C, D: • Lớp B: loại thông dụng (general purpose) • Lớp A: có momen tới hạn cao và độ trượt định mức thấp, dùng trong các ứng dụng có yêu cầu momen tới hạn cao như máy ép phun (injection molding machine) • Lớp C: dùng trong các ứng dụng yêu cầu momen khởi động cao, như băng tải, thang cuốn • Lớp D: có độ trượt định mức cao, dùng trong cơ cấu nâng hạ hoặc các tải có chu kỳ như máy đột dập (punch press machines) 6
  7. Động cơ không đồng bộ Đặc tính cơ tiêu biểu của ĐC KĐB lớp A, B, C, D (tiêu chuẩn NEMA – Mỹ) 7
  8. Mạch tương đương của ĐC KĐB a R '2 R1 X1 X’2 I1 I’2 s Áp dụng định lý Thevenin: Im VX m Vt = 2 2 V E Xm RXX11++( m ) −1 XX1 + m t =−tan 2 R Stator Rotor 1 b jX( R+ jX ) R+= jX m 11 a tt R11++ j() X X m R '2 Rt Xt X’2 I’2 s E Vtt 8 Stator Rotor b
  9. Giản đồ vector R '2 R1 X1 X’2 X1I1 I1 I’2 s Im R1I1 E V Xm E I’ I V 2 1 Momen động cơ: F2 ' MKIKI= F. .sindd = F . .sin d2 2 2 1 1 d1 Im F Hay : ' MKI= F.22 .cos F 9
  10. Các công thức tính toán cơ bản về ĐC KĐB • Tốc độ đồng bộ: 2 f   ==1 db pp • Độ trượt (slip): − s = db db • Tốc độ trượt: sl=  db −  = s  db • Tốc độ động cơ (tốc độ quay của rotor): =−(1s ) db 10
  11. Các công thức tính toán cơ bản về ĐC KĐB • Quan hệ giữa dòng stator và dòng rotor: R''' s++ j X X I 2( 2m ) 2 I1 = jX m • Công suất truyền qua khe hở không khí (công suất điện từ): ' '2 R2 PIdt = 3 2 s • Tổn hao đồng rotor: '2 ' PIRCu− r = 3 22 • Công suất cơ (công suất đưa ra trục động cơ): '2 ' Pc= P dt −3 I22 R = (1 − s ) P dt • Momen sinh ra trên trục động cơ (momen điện từ): ' PPc dt 3 '2 R2 MI= = = 2 11  db  db s
  12. Các công thức tính toán cơ bản về ĐC KĐB • Momen cực đại của động cơ: 3 V 2 M = t max 2 2db 2' RRXXt t +( t + 2 ) • Độ trượt tại đó momen động cơ đạt cực đại: ' R2 sm = 2'2 RXXtt++( 2 ) 12
  13. Khởi động và hãm ĐC KĐB • Khởi động: – Động cơ KĐB rotor dây quấn: thêm điện trở vào mạch rotor – Động cơ KĐB rotor lồng sóc: giảm áp stator • Đổi nối Y- • Dùng biến áp tự ngẫu • Các chế độ hãm: – Hãm tái sinh – Hãm ngược – Hãm động năng 13
  14. Hãm động năng ĐC KĐB – Mạch tương đương  db1 db1 ' X X 2 1  R1 db db  '  db1 X R db1 V m 2 − db db1 Stator Rotor Mạch tương đương của động cơ ở tần số đb1, suy ra từ mạch tương đương ở tần số đb 14
  15. Hãm động năng ĐC KĐB – Mạch tương đương db R1 ' db1 X1 X 2   R' db db V X 2 m db1 − db1 Mạch tương đương của động cơ ở tần số đb1, suy ra từ mạch tương đương ở tần số đb 15
  16. Hãm động năng ĐC KĐB – Mạch tương đương ' R1 X 2 I’2 Im ' R2 Iđt E X − m 1− s Iđt: dòng xoay chiều (tần số db ) tạo ra sức từ động tương đương với dòng một chiều Id chạy trong cuộn dây stator ở chế độ hãm động năng. ' Dấu – trong thành phần −−Rs2 (1 ) chỉ ra động cơ lúc này nhận năng lượng từ tải (chế độ hãm). Khi đã lưu ý là momen lúc này có chiều ngược lại so với chế độ động cơ, sẽ không cần kể tới dấu – này trong mạch tương đương. 16
  17. Hãm động năng ĐC KĐB – Mạch tương đương Trình tự tính toán đặc tính cơ của động cơ ở chế độ hãm động năng khi biết đặc tính từ hóa E(Im) của động cơ: • Lấy một giá trị Im, • Suy ra giá trị E tương ứng theo đặc tính từ hóa, E • Tính Xm: X m = Im 22 '2 IIdt− m • Tính I’2: I = 2 2X ' 1+ 2 X m R' • Tính độ trượt s: s =−1 2 '2 '2 (EIX/ 22) − • Tính tốc độ động cơ tương ứng: =−(1s ) db ' 3 '2 R2 • Tính momen động cơ: MI= 2 db 1− s 17
  18. Điều khiển tốc độ động cơ KĐB Các phương pháp điều khiển tốc độ động cơ KĐB: 1. Điều khiển điện áp stator 2. Điều khiển tần số 3. Điều khiển điện trở stator 4. Điều khiển công suất trượt 18
  19. Điều khiển điện áp stator ▪ Thường sử dụng với tải bơm hay quạt gió ▪ Phạm vi điều chỉnh tốc độ không cao ▪ Momen tải quạt gió: 22 Mc= C =(1 − s ) db 19
  20. Điều khiển điện áp stator ) s / d a Vdm r ( .75 Vdm  .5 Vdm M(Nm) Đặc tính động cơ không đồng bộ khi điều khiển bằng cách thay đổi điện áp stator 20
  21. Điều khiển điện áp stator Bỏ qua ma sát trên trục động cơ, tổn hao do quạt gió Có thể chứng minh được dòng rotor tính bởi công thức: 3 ' Cdb (1− ss ) I2 = 3 ' R2 R1 X1 X’2 I’2 I1 R '2 V s 21
  22. Điều khiển điện áp stator ' Nếu bỏ qua dòng từ hóa, xem II21= , có thể chứng minh được: I (1− ss ) 1 = Idm (1− ssdm ) dm Tỉ số này đạt cực đại tại s = 1/3, khi đó: I 2 max = Idm 3 3(1− ssdm ) dm 22
  23. Điều khiển điện áp stator 1.4 m d I Sdm = 0.1 / 1 I 1.2 1 Sdm = 0.2 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 s Quan hệ I1/Idm với độ trượt s 23
  24. ĐC KĐB & Biến tần nguồn áp f ▪ Gọi a = . fdm ▪ Với a 1 (f>fđm): động cơ được điều khiển với V = const = Vđm, 24
  25. ĐC KĐB & Biến tần nguồn áp Họat động với a<1 ▪ Từ thông không đổi → dòng từ hóa = định mức, ▪ Có thể chứng minh được: E E dòng từ hóa = định mức ==const dm ffdm E ▪ Nếu bỏ qua sụt áp trên điện trở và điện kháng stator, nguyên lý =const có thể thay f V bằng =const f 25
  26. ĐC KĐB & Biến tần nguồn áp Họat động với a<1 ▪ Hai phương pháp điều khiển tần số và điện áp động cơ KĐB: E o Phương pháp từ thông không đổi: =const f V o Phương pháp =const f 26
  27. ĐC KĐB & Biến tần nguồn áp E Phương pháp từ thông không đổi: =const f ▪ Dòng qua động cơ: ' Edm II12== R'2 2 + X '2 ()sa 2 2 ▪ Momen động cơ: 2' ERdm 2 3 M = as  R'2 db 2 + X '2 ()sa 2 2 ' ▪ Với cùng một giá trị của sa, momen M, dòng rotor I 2 và dòng stator I1 là không đổi. 27
  28. ĐC KĐB & Biến tần nguồn áp E Phương pháp từ thông không đổi: =const f ▪ Lưu ý: adb−   sl sa == → sadb= sl = tốc dộ trượt db db ' ▪ Vậy, suy ra: với cùng một giá trị của tốc độ trượt, momen M, dòng rotor I 2 và dòng stator I1 là không đổi. '' ▪ Nếu xem R22 s X , momen động cơ có thể tính như sau: 2 3Edm M=2'() asdb = const sl db R2 28
  29. ĐC KĐB & Biến tần nguồn áp E Phương pháp từ thông không đổi: =const f ▪ Độ trượt tại đó động cơ đạt Mmax là: ' R2 sm = ' aX 2 ▪ Momen cực đại của động cơ: 3 Edm M max = ' 2db X 2 29
  30. ĐC KĐB & Biến tần nguồn áp E/f = const (từ thông không đổi) 350 a = f/fđm 300 250 ) s / 200 d a r (  a = 1 150 .75 100 .5 50 .25 .1 0 -500 0 500 M(Nm) Họ đặc tính cơ khi điều chỉnh theo quy luật E/f = const 30 (a = f/fđm < 1: điều chỉnh dưới tần số định mức)
  31. ĐC KĐB & Biến tần nguồn áp E/f = const (từ thông không đổi) 200 a = f/fđm 180 160 ) s 140 / d a r ( 120  a = 1 100 80 .75 60 40 .25 .5 20 .1 0 0 100 200 300 400 500 M(Nm) Họ đặc tính cơ khi điều chỉnh theo quy luật E/f = const (a = f/fđm < 1: điều chỉnh dưới tần số định mức) 31
  32. ĐC KĐB & Biến tần nguồn áp V Phương pháp =const f R1 aX1 aX’2 I’2 I1 Im R ' E 2 V Xm s 32
  33. ĐC KĐB & Biến tần nguồn áp V Phương pháp =const f ▪ Momen động cơ: R' V 2 2 3 dm M = as ' 2  2 db RR12 ' + +( XX12 + ) a sa ▪ Momen cực đại của động cơ: 2 3 Vdm M max = 2 2 2db ' (R1 a) ( R 1 a) +( X 1 + X 2 ) 33
  34. ĐC KĐB & Biến tần nguồn áp – V/f = const 350 a = f/fđm 300 250 ) s 200 / d a r (  150 a = 1 100 .75 50 .25 .5 0 -600 -500 -400 -300 -200 -100 0 100 200 300 M(Nm) Họ đặc tính cơ khi điều chỉnh theo quy luật V/f = const Thông số động cơ: 4 cực, sđm = 0.05, fđm = 50Hz 34 R1=0.4 Ohm ,X1=0.8 Ohm, R’2=0.25 Ohm, X’2 = 0.8 Ohm, Xm = 20 Ohm
  35. ĐC KĐB & Biến tần nguồn áp – V/f = const 200 a = f/fđm 180 160 a = 1 140 ) s 120 / d a r ( 100  .75 80 60 .5 40 .25 20 .1 0 0 50 100 150 200 250 M(Nm) Họ đặc tính cơ khi điều chỉnh theo quy luật V/f = const Thông số động cơ: 4 cực, sđm = 0.05, fđm = 50Hz R1=0.4 Ohm ,X1=0.8 Ohm, R’2=0.25 Ohm, X’2 = 0.8 Ohm, Xm = 20 Ohm 35
  36. ĐC KĐB & Biến tần nguồn áp – V/f = const 200 a = f/fđm 180 160 a = 1 140 120 ) s / 100 d .75 a r (  80 60 .5 40 20 .1 .25 0 0 50 100 150 200 250 M(Nm) Họ đặc tính cơ khi điều chỉnh theo quy luật V/f = const & với điện áp tăng cường (boost voltage) ở tần số thấp V = kf+Vo (k chọn sao cho V = Vđm tại f = fđm) 36
  37. ĐC KĐB & Biến tần nguồn áp Họat động với a>1 ▪ Momen động cơ: R' V 2 2 3 dm M = as ' 2  2 db R2 ' RXX1+ +( 1 + 2 ) s ▪ Momen cực đại của động cơ: 2 3 Vdm M max = 2 2 2db 2' (R1) ( R 1) + a( X 1 + X 2 ) 37
  38. ĐC KĐB & Biến tần nguồn áp Điều chỉnh trên tần số định mức 350 a = f/f 2.0 đm 300 1.75 250 1.5 ) s 200 / d a r ( 1.25  150 100 a = 1 50 0 -400 -300 -200 -100 0 100 200 300 M(Nm) Họ đặc tính cơ khi điều chỉnh theo quy luật V/f = const (a = f/fđm > 1: điều chỉnh trên tần số định mức) 38
  39. ĐC KĐB & Biến tần nguồn áp Điều chỉnh trên tần số định mức 350 a = f/fđm 300 2.0 250 1.75 1.5 200 ) 1.25 s / d 150 a r (  a = 1 100 50 0 0 50 100 150 200 250 M(Nm) Họ đặc tính cơ khi điều chỉnh theo quy luật V/f = const 39 (a = f/fđm > 1: điều chỉnh trên tần số định mức)
  40. ĐC KĐB & Biến tần nguồn áp Sơ đồ khối mạch điều khiển (kiểu vòng hở) + + Vo + - K v Khâu đ tạo trễ f 40
  41. ĐC KĐB & Biến tần nguồn áp Sơ đồ khối mạch điều khiển (kiểu vòng kín) Chỉnh lưu PWM Khâu hiệu chỉnh vòng điện áp V* + - Vht v Nghịch lưu + + đ sl - + f Khâu hiệu chỉnh vòng tốc độ Hồi tiếp áp Hồi tiếp tốc độ 41
  42. ĐC KĐB & Biến tần nguồn dòng Đặc tính cơ ở tần số định mức Do sự phi tuyến giữa E và Im, đặc tính của động cơ ở tần số định mức tính theo các bước: • Chọn giá trị Im (Im < I1), • Tính E và Xm từ đặc tính từ hóa 22 ' II1 − m • Tính I’2: I = 2 2X ' 1+ 2 X m R' • Tính s từ công thức: s = 2 ' 2 '2 ()EIX22− ' 3 '2 R2 • Momen động cơ: MI= 2 db s 42
  43. ĐC KĐB & Biến tần nguồn dòng Đặc tính cơ ở tần số định mức Để động cơ hoạt động với từ thông không đổi: ' 2 R2 '2 + X 2 s II22= m ' 1 2 R2 ' ++( XXm 2 ) s 43
  44. ĐC KĐB & Biến tần nguồn dòng Đặc tính cơ ở tần số định mức 60 50 40 ) A ( 1 I 30 20 10 0 -15 -10 -5 0 5 10 15 wsl (rad/s) Quan hệ giữa dòng stator I1 - tốc độ trượt wsl để từ thông động cơ là định mức Thông số động cơ: 4 cực, s = 0.05, f = 50Hz đm đm 44 R1=0.4 Ohm ,X1=0.8 Ohm, R’2=0.25 Ohm, X’2 = 0.8 Ohm, Xm = 20 Ohm
  45. ĐC KĐB & Biến tần nguồn dòng Đặc tính cơ ở tần số định mức Momen động cơ khi đó: 2 2 ' 3 I12 Xm ( R s) M =  ''22 db (R22 s) ++( Xm X ) 45
  46. ĐC KĐB & Biến tần nguồn dòng Đặc tính cơ ở tần số f < fđm Tại tần số f = a fđm: ' 2 R2 '2 + X 2 as II22= m ' 1 2 R2 ' ++( XXm 2 ) as Tại tần số f = fđm (nghĩa là a = 1): 2 ' R2 '2 + X 2 22 s1 II= ms' 1 2 R2 ' ++( XXm 2 ) s 1 s1 : độ trượt tại tần số định mức 46
  47. ĐC KĐB & Biến tần nguồn dòng Đặc tính cơ ở tần số f < fđm Với dòng stator không đổi, nghĩa là I1 = Is1 , để dòng từ hóa Im không đổi với mọi giá trị của a, ta cần có: 2 ' 2 ' R2 '2 R2 '2 + X 2 + X 2 as s1 = ' ' 2 2 R2 ' R2 ' ++( XX m 2 ) ++( XXm 2 ) as s 1 Đẳng thức này dẫn đến: sa = s1 Hay: asdb= s1 db → Tốc độ trượt tại tần số afđm = Tốc độ trượt tại tần số fđm = sl Nghĩa là quan hệ I()1 sl để động cơ làm việc với từ thông không đổi tại tần số định mức cũng đúng với mọi tần số khác. 47
  48. ĐC KĐB & Biến tần nguồn dòng 60 50 40 ) A ( 1 I 30 20 10 0 -15 -10 -5 0 5 10 15 wsl (rad/s) Quan hệ giữa dòng stator I1 - tốc độ trượt wsl để từ thông động cơ là định mức Thông số động cơ: 4 cực, sđm = 0.05, fđm = 50Hz R1=0.4 Ohm ,X1=0.8 Ohm, R’2=0.25 Ohm, X’2 = 0.8 Ohm, Xm = 20 Ohm 48
  49. ĐC KĐB & Biến tần nguồn dòng Momen động cơ khi hoạt động với tần số khác định mức: 2 2 ' 3 I12 Xm ( R sa) M =  ''22 db (R22 sa) ++( Xm X ) Với: a = f/fđm 49
  50. ĐC KĐB & Biến tần nguồn dòng 350 a = f/fđm 300 250 200 ) s / d a r ( 150 a = 1  .75 100 .5 50 .25 0 -400 -300 -200 -100 0 100 200 300 400 M(Nm) Họ đặc tính cơ khi điều chỉnh tần số biến tần nguồn dòng (a = f/fđm < 1: điều chỉnh dưới tần số định mức) 50 I1 = I1đm
  51. ĐC KĐB & Biến tần nguồn dòng 160 I1 = 1.25 Iđm Iđm 140 0.5Iđm 120 0.25Iđm ) s / 100 d a r (  80 60 40 20 0 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 M(Nm) Đặc tính động cơ không đồng bộ hoạt động với biến tần nguồn dòng (vẽ tại tần số định mức) 51
  52. ĐC KĐB & Biến tần nguồn dòng Khâu hiệu chỉnh vòng dòng điện Id* Mạch Chỉnh + kích lưu - Iht Hồi tiếp dòng Khối tạo hàm điều khiển từ thông Nghịch  sl lưu đ + + - + f Khâu hiệu chỉnh vòng tốc độ Hồi tiếp tốc độ 52
  53. ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT TRUỢT ĐỘNG CƠ ROTOR DÂY QUẤN • Điều khiển xung điện trở rotor • Hệ nối tầng tĩnh 53
  54. ĐIỀU KHIỂN XUNG ĐIỆN TRỞ ROTOR Rd Ld + Id Vd S R - Các giả thiết khi giải tích hệ thống: 1. Bỏ qua hiện tượng trùng dẫn xảy ra trong cầu chỉnh lưu diode, 2. Dòng Id xem là liên tục và phẳng 3. Momen động cơ sinh ra do sự tương tác giữa hài bậc 1 của dòng rotor và từ thông trong khe hở không khí giữa stator và rotor, 4. Tổn hao trên cầu diode và khóa bán dẫn không đáng kể 54
  55. ĐIỀU KHIỂN XUNG ĐIỆN TRỞ ROTOR Năng lượng hấp thụ bởi R trong một chu kỳ T: 2 WR=− I d R() T t on Công suất trung bình hấp thụ bởi R: 1 P= I22 R( T − t ) = I R (1 − ) với  = tT/ RT d on d on Giá trị đẳng trị của điện trở R: RR* =−(1 ) 55
  56. ĐIỀU KHIỂN XUNG ĐIỆN TRỞ ROTOR Rd Ld + Id Vd R* - 56
  57. ĐIỀU KHIỂN XUNG ĐIỆN TRỞ ROTOR Áp pha rotor Dòng pha rotor 57
  58. ĐIỀU KHIỂN XUNG ĐIỆN TRỞ ROTOR Giá trị hiệu dụng của dòng pha rotor: 2 II= rms3 d Giá trị hiệu dụng của hài bậc 1 dòng pha rotor: 6 II= 2 d Suy ra: 3 II= 2 rms Công suất tiêu thụ trên 1 pha rotor: 1 PRRIRRI= +(1 − ) 22 = 0.5 + (1 − ) e3 d d d rms Điện trở đẳng trị trên mỗi pha rotor: * RRRdt=0.5 d + (1 − ) 58
  59. ĐIỀU KHIỂN XUNG ĐIỆN TRỞ ROTOR Mạch tương đương của động cơ khi họat động với hệ xung điện trở suy ra trên nguyên tắc bảo tòan công suất, bao gồm: 1. Công suất cơ do hài bậc 1 của dòng rotor gây ra, 2. Tổn hao trên điện trở do hài bậc 1 và sóng hài gây ra. Công suất điện từ truyền qua khe hở không khí = Công suất tiêu thụ bởi mạch rotor 2* Pdt=3 EI2 cos r = 3 I rms ( R 2 + R dt ) + P c 3 Mà: II= 2 rms Nên: 2 3EI cos = I2* ( R + R ) + P 2 r3 2 2 dt c 2 P EIcos = I2* ( R + R ) + c 2 r93 2 2 dt 59
  60. ĐIỀU KHIỂN XUNG ĐIỆN TRỞ ROTOR Công suất trượt tương ứng với dòng hài cơ bản (bậc 1) của dòng rotor: 2* sPdt1=+3 I 2 ( R 2 R dt ) Trong đó: Pđt1: Công suất điện từ ứng với hài cơ bản của dòng rotor, Công suất cơ sinh ra bởi hài cơ bản của dòng rotor: (1− s ) P=(1 − s ) P = 3 I2* ( R + R ) c dt22 dt s Từ đó, ta có công suất điện từ truyền qua khe hở không khí là: 2 * *()RR2 + dt 2 Rf 2 EI2cos r= − 1 ( R 2 + Rdt ) + I 2 = R h + I 2 9 ss 60
  61. ĐIỀU KHIỂN XUNG ĐIỆN TRỞ ROTOR R1 X1 X’2 R’h I1 I’2 Im ' E R f V Xm s Mạch tương đương 1 pha của ĐC KĐB khi sử dụng mạch điều khiển xung điện trở rotor 61
  62. ĐIỀU KHIỂN XUNG ĐIỆN TRỞ ROTOR Mạch tương đương 1 pha của ĐC KĐB khi sử dụng mạch điều khiển xung điện trở rotor 2 * RRRh= −1 (2 + dt ) 9 * RRRf=+()2 dt Quy đổi về stator: '2 R= aTh1 R h '2 Rf= a T1 R f Lưu ý: aT1: tỉ số vòng stator/ rotor, 62
  63. HỆ NỐI TẦNG TĨNH Công suất trả về lưới aT2 I1 Rd Ld aT1 + - Id I2 Vd VI Công suất trượt - + 63
  64. HỆ NỐI TẦNG TĨNH Các giả thiết khi giải tích hệ thống: 1. Bỏ qua hiện tượng trùng dẫn xảy ra trong cầu chỉnh lưu diode, 2. Dòng Id xem là liên tục và phẳng 3. Momen động cơ sinh ra do sự tương tác giữa hài bậc 1 của dòng rotor và từ thông trong khe hở không khí giữa stator và rotor, 4. Tổn hao trên cầu diode và khóa bán dẫn không đáng kể, 5. Biến áp được giả thiết là lý tưởng (bỏ qua điện kháng tản, tồn hao) 6. Bỏ qua hiện tượng trùng dẫn trên cầu nghịch lưu 64
  65. HỆ NỐI TẦNG TĨNH - Nguyên lý hoạt động Điện áp ngõ ra bộ chỉnh lưu: Điện áp phía DC của cầu nghịch lưu: 36sV 36V V = V = cos d a I T1 aT2 • V: điện áp pha cung cấp cho stator • aT1: tỉ số vòng dây stator/rotor Nếu bỏ qua Rd, ta có: VVdI+=0 Suy ra độ trượt s (nghĩa là tốc độ động cơ) có thể điều chỉnh theo góc kích : aT1 sa= −cos = − T cos aT 2 Công suất điện từ do động cơ sinh ra: VI P = dd dt s Momen điện từ động cơ sinh ra: P36 VI M ==dt d db a T1  db 65
  66. HỆ NỐI TẦNG TĨNH – Mạch tương đương Công suất điện từ truyền sang phía rotor: PPPPdt= c + cur + r • Pc: công suất cơ, • Pcur : tổn hao đồng trên rotor, • Pr : công suất trả về lưới, Lưu ý là công suất cơ (và tương ứng là momen cơ) do thành phần hài cơ bản của dòng rotor sinh ra, còn tổn hao đồng rotor do dòng rotor hiệu dụng sinh ra. 66
  67. HỆ NỐI TẦNG TĨNH – Mạch tương đương Công suất điện từ Pđt có thể tính như sau: 2 223 VI2 PRRIRRIdt=3 − 1 (2 + 0.5 d ) 2 + ( 2 + 0.5 d ) 2 − cos 9 sa T 2 Suy ra, công suất điện từ trên 1 pha rotor là: 2 22(RR2 + 0.5d ) 1V cos EI2cos r= − 1 ( R 2 + 0.5 Rd ) I 2 + I 2 − I 2 9 s s aT 2 Hay: R V EIcos = R I22 +f I + r I 2 rh 2ss 2 2 Trong đó: 2 RRRhd= −1 (2 + 0.5 ) 9 RRRfd=+(2 0.5 ) V cos Vr =− aT 2 Quy đổi sang phía stator: R' ' ' ' '2f '2Vr ' EI2cos r= Rh I 2 + I 2 + I 2 ss 67
  68. HỆ NỐI TẦNG TĨNH – Mạch tương đương ' R1 X1 X’2 R’h Rsf I1 I’2 Im ' Vr V Xm E s 68
  69. HỆ NỐI TẦNG TĨNH – Mạch tương đương Để vẽ đặc tính cơ của động cơ với góc kích cho trước: - Lấy giá trị của độ trượt s, - Tính ra giá trị dòng rotor I’2: −VRVRRXVV +2 2 +( 2 + 2 )( 2 − 2 ) I ' = td td2 td 2 RX22+ Trong đó: R' RRR= +' + f 1 h s V ' V = r td s ' XXX=+12 - Công suất cơ sinh ra: (1− s ) PIRVI=+3 '2 ' ' ' c 22 f r s - Momen động cơ sinh ra: P 3 c '2 ' ' ' MIRVI= = 22fr + (1− ss )db db 69
  70. HỆ NỐI TẦNG TĨNH – Mạch tương đương 160 140 = 90o 120 100o ) s 100 / d a r (  80 110o 60 120o 40 130o 20 o 150o 140 0 0 50 100 150 200 250 M(Nm) Họ đặc tính cơ khi của hệ nối tầng tĩnh Scherbius Thông số động cơ: 4 cực, sđm = 0.05, fđm = 50Hz 70 R1=0.4 Ohm ,X1=0.8 Ohm, R’2=0.25 Ohm, X’2 = 0.8 Ohm, Xm = 20 Ohm