Ở đây ta chủ yếu nghiên cứu động cơ không đồng bộ ba pha.
- Động cơ không đồng bộ ba pha là máy điện quay không đồng bộ ba pha. về cấu tạo, động cơ không đồng bộ gồm 2 phần chính là phần tĩnh hay là stato và phần quay là rôto. Stato thường gồm 3 cuộn dây đặt lệch nhau 120° trong không gian.
81 trang |
Chia sẻ: vietpd | Lượt xem: 1455 | Lượt tải: 1
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đề tài Nghiên cứu ứng dụng biến tần đa mức trong truyền động điện, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
NGUYỄN TIẾN LUẬT
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG BIẾN TẦN ĐA MỨC
TRONG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN
Chuyên ngành: TỰ ĐỘNG HOÁ
Khoá học: K10
TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
THÁI NGUYÊN - 2009
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Công trình được hoàn thành tại:
KHOA SAU ĐẠI HỌC - ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP
Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS NGUYỄN VĂN LIỄN
Phản biện 1: PGS.TS NGUYỄN NHƯ HIỂN
Phản biện 2: TS. TRẦN TRỌNG MINH
Luận văn được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn họp tại:
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
Vào hồi 11h ngày 22 tháng 11 năm 2009
Có thể tìm hiểu luận văn tại:
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
TRUNG TÂM HỌC LIỆU - ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
1
Chƣơng I
ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ VÀ PHƢƠNG PHÁP
ĐIỀU KHIỂN TẦN SỐ
1.1. Mô tả chung về động cơ không đồng bộ.
- Ở đây ta chủ yếu nghiên cứu động cơ không đồng bộ ba pha.
- Động cơ không đồng bộ ba pha là máy điện quay không đồng bộ ba pha. về cấu tạo, động
cơ không đồng bộ gồm 2 phần chính là phần tĩnh hay là stato và phần quay là rôto. Stato
thường gồm 3 cuộn dây đặt lệch nhau 120° trong không gian.
Rôto phân làm 2 loại chính: rôto dây quấn và rôto lồng sóc. Rôto dây quấn là kiểu rôto có
dây quấn giống ở stato, dây quấn rôto được đặt và các rãnh của lõi sắt rôto. Còn rôto lồng
sóc thì không dùng dây quấn mà dùng các thanh dẫn bằng đồng hay nhôm, các thanh dẫn
này được nối ngắn mạch với nhau ở mỗi đầu bằng vòng ngắn mạch.
a b c cba
Hình 1.1. Động cơ không đồng bộ. a) Rô to lồng sóc, b) Rôto dây quấn
- Động cơ không đồng bộ được sử dụng rộng rãi trong thực tế sản xuất. Ưu điểm nổi bật
của loại động cơ này là cấu tạo đơn giản đặc biệt là động cơ rôto lồng sóc; so với động cơ
một chiều động cơ không đồng bộ có giá thành hạ, vận hành tin cậy, chắc chắn. Ngoài ra
động cơ không đồng bộ có thể dùng trực tiếp lưới điện xoay chiều 3 pha nên không cần bộ
biến đổi như động cơ điện 1 chiều.
Nhược điểm của động cơ không đồng bộ là điểu chỉnh tốc độ và khống chế các quá
trình quá độ khó khăn; riêng với động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc thì các chỉ tiêu khởi
động xấu hơn.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
2
1.2. Phƣơng trình đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ:
- Sơ đồ thay thế của động cơ không đồng bộ:
Để thành lập phương trình đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ ta sử dụng sơ đồ thay
thế. Trên hình 1.2 là sơ đồ thay thế gần đúng một pha của động cơ không đồng bộ với các
giả thiết sau:
+ Ba pha động cơ là đối xứng, khe hở không khí là đồng đều.
+ Các thông số của động cơ không đổi, nghĩa là không phụ thuộc vào nhiệt độ, tần số,
dòng điện rôto, mạch từ không bão hoà. Nên điện kháng X1, X2 không đổi.
+ Dòng điện từ hoá không phụ thuộc vào tải mà chỉ phụ thuộc vào điện áp đặt ở stato động
cơ.
+ Bỏ qua cả tổn thất ma sát, tổi thất trong lõi thép.
+ Điện áp lưới hoàn toàn sin và đối xứng 3 pha.
I1
I2
X1 R1 X'2
R'2/sI3
Xm
Rm
U1
Hình 1.2. Sơ đồ thay thế động cơ không đồng bộ
- Trong sơ đồ:
+U1: Trị số hiệu dụng của điện áp pha stato.
+Iµ, I1, I2: Các dòng điện từ hoá, stato và rôto đã quy đổi về stato.
+Xσ, X1σ, X2σ : Điện kháng mạch từ hoá, điện kháng tản stato và rôto đã quy đổi về stato.
+ s: Độ trượt của động cơ:
1
1
S
+ f1: Tần số của điện áp nguồn đặt vào stato.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
3
+ω: Tốc độ góc của động cơ.
+Pp: Số đôi cực từ động cơ.
Từ sơ đồ thay thế ta có:
2
2
'
2
1
22
11
11
.
nm
f
X
s
R
R
XR
UI
(1.1)
Trong đó: Xnm=X1σ+X
’
2σ: Điện kháng ngắn mạch
Biểu thức (1) là phương trình đặc tính của dòng điện stato.
+ Khi ω=0, s=1 thì I1=I1nm
+ Khi ω=ω1, s=0 thì:
I
XR
U
I
f
2
0
2
0
1
1
+ I1nm: Dòng điện ngắn mạch stato.
+ I: Dòng điện từ hoá có tác dụng tạo ra từ trường quay từ hoá lõi sắt động cơ. Ta cũng
tìm được dòng điện rôto quy đổi về stato:
22'21
1'
2
2/ nm
f
XRR
U
I
(1.2)
- Phương trình đặc tính cơ của động cơ:
Để tìm phương trình đặc tính cơ của động cơ ta dựa vào điều kiện cân bằng công suất
trong động cơ.
Công suất điện từ chuyển từ stato sang rôto:
P12=Mdt.ω1
Trong đó: Mdt: là mômen điện từ của động cơ
Bỏ qua các tổn thất phụ thì : Mdt=Mcơ =M
Công suất đó chia làm hai phần:
Pcơ: Công suất cơ đưa ra trên trục động cơ
ΔP2: Công suất tổn hao đồng trong rôto.
P12=Pcơ+ΔP2
=>M.ω1=M.+ΔP2
Do đó: ΔP2=M(ω1-ω)=M.ω1.s
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
4
Mặt khác: ΔP2=3.I
’2
2.R2
’
1
'
22'
2 ..3
s
R
I
M
Từ đó ta có:
sX
s
R
R
RU
M
nm .
.3
2
2
'
2
11
'
2
2
1
(1.3)
Xác định cực trị bằng cách tính
0
ds
dM
Từ đó suy ra:
+
22
1
'
2
nm
th
XR
R
S
(1.4)
+
)(2 22111
2
1
nm
f
th
XRR
U
M
(1.5)
Trong hai biểu thức trên dấu + ứng với trạng thái động cơ. Dấu - ứng với trạng thái máy
phát. Do đó Mth ở chế độ máy phát lớn hơn ở chế độ động cơ.
Ở đây nghiên cứu hệ truyền động với động cơ không đồng bộ nên ta quan tâm nhiều tới
trạng thái làm việc động cơ nên đường đặc tính cơ lúc này thường biểu diễn trong khoảng
0<s<sth, gọi là đoạn đặc tính cơ làm việc.
Phương trình đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ có thể biểu diễn đơn gian hơn bằng
các lập tỉ số giữa (1.3) và (1.5) ta có:
th
th
th
thth
sa
s
s
s
s
saM
M
.
).1(.2
Trong đó:
'
2
1
R
R
a
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
5
Sdm
Sth
Mdm Mkd Mth
M
Hình 1.3. Đặc tính cơ động cơ không đồng bộ
Từ phương trình đặc tính cơ ta thấy các thông số ảnh hưởng tới đặc tính cơ:
- Ảnh hưởng điện trở, điện kháng mạch stato
- Ảnh hưởng điện trở mạch rôto
- Ảnh hưởng điện áp lưới cấp cho động cơ
- Ảnh hưởng của tần số lưới cấp cho động cơ f1.
1.3. Mô hình động cơ không đồng bộ.
1.3.1. Mô hình động cơ không đồng bộ trong không gian ba pha.
- Quy ước: A,B, C chỉ thứ tự pha các cuộn dây rôto và a,b,c chỉ thứ tự các cuộn dây stato.
Giả thiết:
- Cuộn dây stato, rôto đối xứng 3 pha.
- Dây quấn stato được bố trí sao cho từ thông khe hở có phân bố dạng hình sin dọc
theo chu vi khe hở không khí.
- Tham số không đổi.
- Mạch từ chưa bão hoà.
- Khe hở không khí δ đồng đều.
- Nguồn 3 pha cấp hình sin và đối xứng (lệch pha góc 2л/3).
Phương trình cân bằng điện áp của mỗi cuôn dây k như sau:
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
6
Trong đó: k là thứ tự cuộn dây A, B, C rôto và a,b,c stato.
dt
dRIU kkkk
Ψk là từ thông móc vòng của mỗi cuộn dây thứ k.Ψk=∑Ljkij.
nếu i=k: ta có điện cảm tự cảm , j≠k: ta có điện cảm hỗ cảm.
Ví dụ: Ψa=La aia+Labib+Lacic+LaAiA+LaBiB+LaCiC
L là điện cảm chính của dây quấn pha động cơ không đồng bộ.
Lσ là điện cảm tản
Ns là số vòng dây quấn stato
Nr là số vòng dây quấn rôto
1
L
L
L
L ss
s
1
.
2
2
L
L
LN
NL r
s
rr
r
c
b
a
s
i
i
i
i
C
B
A
r
i
i
i
i
,
u
a
u
us
,
C
B
A
r
u
u
u
u
S
S
S
s
R
R
R
R
00
00
00
r
r
r
r
R
R
R
R
00
00
00
c
b
a
C
B
A
C
B
A
c
b
a
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
7
s
s
s
s LL
1
2
1
2
1
2
1
1
2
1
2
1
2
1
1
.
r
r
r
s
r
s L
N
N
L
1
2
1
2
1
2
1
1
2
1
2
1
2
1
1
.
2
2
cos)32cos()32cos(
)32cos(cos)32cos(
)32cos()32cos(cos
.)( MLm
r
t
m
ms
r
s
LL
LL
)(
)(
x
r
s
i
i
dt
d
LL
dt
d
L
dt
d
dt
d
L
u
u
r
t
m
mS
r
s
r
S
R)(
)(R
x
r
s
i
i
})({ rm
t
s iL
d
d
iM
Các hệ phương trình trên là các hệ phương trình vi phân phi tuyến có hệ số biến thiên theo
thời gian vì góc quay θ phụ thuộc thời gian:
dtt 0
Kết luận: nếu mô tả toán học như trên thì rất phức tạp nên cần đơn giản giảm bớt đi.
Tới năm 1995 Kôvacs(Liên Xô) đề xuất phép biến đổi tuyến tính không gian vectơ và
Park(Mỹ) đưa ra phép biến đổi d,q.
1.3.2. Phép biến đổi tuyến tính không gian vectơ:
Trong máy điện ba pha thường dùng cách chuyển các giá trị tức thời của điện áp thành
các vectơ không gian. Lấy một mặt phẳng cắt động cơ theo hướng vuông góc với trục và
biển diễn từ không gian thành mặt phẳng. Chọn trục thực của mặt phẳng trùng với trục pha
a.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
8
is
Ia
+1(
is
a .ic
a.ib
is
+j(
2
Hình 1.4 Tương quan giữa hệ toạ độ αβ và toạ độ pha a,b,c
Ba vectơ dòng điện stato ia, ib, ic tổng hợp lại và đại diện bởi một vectơ quay tròn is. Véctơ
không gian của dòng điện stato:
cbas iaaiii 2
3
2
32jea
Muốn biết is cần biết các hình chiếu của nó lên các trục toạ độ: isα , isβ.
is=isα + jisβ
cbassa iiiii 2
3
1
Re
cbss iiii
3
3
Im
Theo cách thức trên có thể chuyển vị từ 6 phương trình (3rôto, 3 stato) thành nghiên
cứu 4 phương trình.
Phép biến đổi từ 3 pha (a,b,c) thành 2 pha(α,β) được gọi là phép biến đổi thuận. Còn
phép biến đổi từ 2 pha thành 3 pha được gọi là phép biến đổi ngược.
Đơn gian hơn, khi chiếu is lên một hệ trục xy bất kỳ quay với tốc độ ωk:
θk= θ0+ ωkt
+ Nếu ωk=0, θ0=0: đó là phép biến đổi với hệ trục (biến đổi tĩnh)
+ Nếu ωk=ω1, θ0 tự chọn bất kỳ (để đơn giản một phương trình x trùng ψr để ψry=0): phép
biến đổi d,q.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
9
Chuyển sang hệ toạ độ quay bất kỳ:
Các hệ toạ độ được mô tả như sau:
Iax
is
k
a.ib a
y
2
Hình 1.5 Hệ toạ độ quay bất kỳ.
q
Pha B
d
Pha A
Pha C
is
isq s
is
r
isd
is
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
10
Hình 1.6. Các đại lượng is và r của động cơ trên các hệ toạ độ
- Các phương trình chuyển đổi hệ toạ độ:
a, b, c -> αβ
asa ii
bas iii
3
1
αβ d,q
Isd=isαcosθ +isβsinθ
Isq = isβcosθ +isαsinθ
αβ a,b,c
ia = isa
ssac
ssab
iii
iii
.3
2
1
.3
2
1
D,q → αβ
cossin
sincos
sqsds
sqsds
iii
iii
- Hệ phương trình cơ bản của động cơ trong không gian vectơ:
Để dễ theo dõi ta ký hiệu:
Chỉ số trên s: Xét trong hệ toạ độ stato(toạ độ α,β)
f: trong toạ độ trường (fied) từ thông rôto(toạ độ dq)
r: toạ độ gắn với trục rôto
Chỉ số dưới: s: đại lượng mạch stato
r: toạ độ gắn với trục rôto.
Phương trình mômen:
)(
2
3
ipm rM
Phương trình chuyển động:
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
11
dt
d
p
J
mm cM
Phương trình điện áp cho ba cuộn dây stato:
dt
t
dtiRtu sasassa
)(
)()(
dt
t
dtiRtu sbsbssb
)(
)()(
dt
t
dtiRtu scscssc
)(
)()(
Tương tự như vectơ dòng điện ta có vectơ điện áp:
240).().()(3/2)( 120 etcuetututu jsbsas
Sử dụng khái niệm vectơ tổng ta nhận được phương trình vectơ:
dt
diRu
s
ss
ss
s
s
.
- Khi quan sát ở hệ toạ độ α,β:
Đối với mạch rôto ta cũng có được phương trình như trên, chỉ khác là do cấu tạo các lồng
sóc là ngắn mạch nên ur=0(quan sát trên toạ độ gắn với trục rôto)
Từ thông stato và rôto được tính như sau:
dt
diR
r
rr
rr
0
mrsss LiLi
rrmsr LiLi
Trong đó Ls: điện cảm stato Ls=LσS +Lm(LσS: Điện cảm tiêu tán phía stato)
Lr: điện cảm rôto Lr=Lαr+Lm(Lσr: Điện cảm tiêu tán phía rôto)
(Phương trình từ thông không cần đến chỉ số hệ toạ độ vì các cuộn dây stato và rôto có cấu
tạo đối xứng nên điện cảm không đổi trong mọi hệ toạ độ).
1.4. Điều khiển tần số động cơ không đồng bộ:
1.4.1.Các phƣơng pháp điểu khiển tốc độ động cơ không đồng bộ:
Từ phương trình đặc tính cơ của động cơ:
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
12
2
2
'
2
11
'
22
13
nmX
s
R
R
s
R
U
M
Ta có thể dựa vào đó để điểu khiển mômen bằng cách thay đổi các thông số như điện áp
cung cấp, điện trở phụ, tốc độ trượt và tần số nguồn.
Tới nay đã có các phương pháp điều khiển chủ yếu sau:
P 8
Pn Pn
CL NL
~
=
=
~
stato
Rô to
K
Hình 1.7. Các phương pháp điều khiển
a. Điều khiển điện áp stato:
Điều chỉnh
điện áp
Stato
Kinh tế
Điều chỉnh
tần số
nguồn cấp
Stato
Tổn thất
Điều
chỉnh
bằng pp
xung điện
trở rôto
Điều chỉnh
công suất
trượt
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
13
Do mômen động cơ không đồng bộ tỉ lệ với bình phương điện áp stato, do đó có thể
điều chỉnh được mômen và tốc độ không đồng bộ bằng cách điều chỉnh điện áp stato trong
khi giữ nguyên tần số. Đây là phương pháp đơn giản nhất, chỉ sử dụng một bộ biến đổi
điện năng(biến áp, tiristor) để điều chỉnh điện áp đặt vào các cuộn stato. Phương pháp này
kinh tế nhưng họ đặc tính cơ thu được không tốt, thích hợp với phụ tải máy bơm, quạt gió.
b. Điều khiển điện trở rôto:
Sử dụng trong cơ cấu dịch chuyển cầu trục, quạt gió, bơm nước: bằng việc điểu khiển
tiếp điểm hoặc tiristor làm ngắn mạch/hở mạch điện trở phụ của rôto ta điều khiển được
tốc độ động cơ, phương pháp này có ưu điểm mạch điện an toàn, giá thành rẻ. Nhược
điểm: đặc tính điểu chỉnh không tốt, hiệu suất thấp, vùng điều chỉnh không rộng.
c. Điều chỉnh công suất trượt:
Trong các trường hợp điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ bằng cách làm
mềm đặc tính và để nguyên tốc độ không tải lý tưởng thì công suất trượt ΔPs=sPdt được
tiêu tán trên điện trở mạch rôto, ở các hệ thống truyền động điện công suất lớn, tổn hao
này là đáng kể, vì thế để vừa điều chỉnh được tốc độ truyền động, vừa tận dụng được công
suất trượt người ta sử dụng các sơ đồ công suất trượt(sơ đồ nối tầng/nối cấp).
P1=Pcơ+Ps=P1(1-s)+sP1=const.
Nếu lấy Ps trả lại lưới thì tiết kiệm được năng lượng.
- Khi điều chỉnh với ω<ω1: được gọi là điều chỉnh nối cấp dưới đồng bộ(lấy năng lượng Ps
ra phát lên lưới).
- Khi điều chỉnh với ω>ω1 (s<0): điều chỉnh công suất trượt trên đồng bộ (nhận năng lượng
Ps vào) hay còn gọi là điều chỉnh nối cấp trên đồng bộ hoặc truyền động động cơ hai
nguồn cung cấp.
- Nếu tái sử dụng năng lượng Ps để tạo Pcơ: được gọi là truyền động nối câp cơ. Phương
pháp này không có ý nghĩa nhiều vì khi ω giảm còn 1/3.ω1 thì Ps=2/3.P1 tức là công suất
một chiều dùng để tận dụng Ps phải gần bằng động cơ chính(xoay chiều), nếu không thì lại
không nên điều chỉnh sâu ω xuống. Trong thực tế không sử dụng phương pháp này.
d. Điều khiển tần số nguồn cấp stato:
Nguyên lý chung của điều khiển tần số:
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
14
Xuất phát từ công thức:
P
f
2
1
;
)1(1 s
Trong đó: ω1 tốc độ đồng bộ
f tần số nguồn
p số đôi cực
s hệ số trượt
f > fdm
f = fdm
f < fdm
M
Hình 1.8. Đặc tính cơ động cơ không đồng bộ khi điều chỉnh tần số.
Với một động cơ khi đã chế tạo thì số đôi cực (Pp) cố định do đó khi thay đổi tần số f
thì dẫn đến tốc độ thay đổi và sẽ dẫn đến tốc độ động cơ thay đổi.
Khi điều chỉnh tần số động cơ không đồng bộ thường phải điều chỉnh cả điện áp, dòng
điện hoặc từ thông trong mạch stato do trở kháng, từ thông, dòng điện…của động cơ bị
thay đổi.
- Khi điều chỉnh tần số, giả sử điện áp là điện áp định mức(Udm):
+ Nếu giảm tần số f < fđm(trong khi giữ U=Udm) thì từ thông ψ tăng lên, dẫn đến dòng từ
hóa tăng lên, lúc này lõi thép bị bão hoà làm cho máy nóng làm việc sẽ kém đi, dẫn đến
hiệu suất thấp, nóng mạch từ. Vì vậy, để đảm bảo một chỉ tiêu mà không làm động cơ bị
quá dòng, cần phải điều chỉnh cả điện áp động cơ, cụ thể là giảm điện áp cùng với việc
giảm tần số theo quy luật nhất định.
+ Nếu tăng tần số vì điện áp U1=Udm(điện áp định mức là lớn nhất). Lúc này từ thông θ
động cơ sẽ giảm xuống làm cho momen động cơ giảm, dẫn đến tốc độ động cơ giảm rất
nhiều. Trường hợp mômen động cơ yếu có thể làm cho động cơ không quay được.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
15
Khi tần số tăng (f > fdm )thì mômen tới hạn giảm.
2
1
1
f
M th
- Điều chỉnh tần số động cơ không đồng bộ là phương pháp điều chỉnh kinh tế, tuy vậy nó
đòi hỏi kỹ thuật cao và phức tạp. Điều này xuất phát từ bản chất và nguyên lý làm việc của
động cơ là phần cảm và phần ứng không tách biệt. có hai hướng tiếp cận là:
+ Hướng thứ nhất coi stato là phần cảm tạo ra từ thông ψs, còn mômen là do tác động của
từ thông ψs và dòng điện ir.
+ Hướng thứ hai coi rôto là phần cảm tạo ra từ thông ψr còn mômen là do tác động của ψr
và dòng điện stato is.
Lịch sử điều khiển tần số động cơ không đồng bộ xuất phát từ thông số ψs, thông qua
các giá trị biên độ của đại lượng điện áp và dòng điện stato, ngày nay gọi là điểu khiển vô
hướng.
- Luật điều chỉnh giữ khả năng quá tải không đổi:
Để đảm bảo một số chỉ tiêu điều chỉnh mà không làm động cơ bị quá dòng thì cần phải
điều chỉnh cả điện áp. Đối với biến tần nguồn áp thường có yêu cầu giữ cho khả năng quá
tải về mômen là không đổi trong suốt dải điều chỉnh tốc độ. Luật điều chỉnh là
2/1 x
ss fu
với x phụ thuộc tải. Khi x=0 (Mc=const, ví dụ cơ cấu nâng hàng) thì luật điều chỉnh là us/fs
=const.
- Luật điều chỉnh tần số-điện áp giữ từ thông không đổi:
Ở hệ thống điều khiển điện áp/tần số, sức điện động stato động cơ được điều chỉnh tỉ lệ với
tần số đảm bảo duy trì từ thông khe hở không đổi. Động cơ có khả năng sinh mômen như
nhau ở mọi tần số định mức. Có thể điều chỉnh tốc độ ở hai vùng:
Vùng dưới tốc độ cơ bản: giữ từ thông không đổi thông qua điều khiển tỷ số sức điện động
khe hở/tần số là hằng số.
Vùng trên tốc độ cơ bản: giữ công suất động cơ không đổi, điện áp được duy trì không đổi,
từ thông động cơ giảm theo tốc độ.
- Điều chỉnh từ thông:
Trong chế độ định mức, từ thông là định mức và mạch từ có công suất tối đa. Luật điều
chỉnh tần số-điện áp là luật giữ gần đúng từ thông không đổi trên toàn dải điều chỉnh. Tuy
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
16
nhiên từ thông động cơ, trên mỗi đặc tính, còn phụ thuộc vào rất nhiều vào độ trượt s, tức
là phụ thuộc mômen tải trên trục động cơ. Vì thế trong các hệ điều chỉnh yêu cầu chất
lượng cao cần tìm cách bù từ thông.
Do đó
2
1 )(1 r
m
r
s T
L
I
nên nếu muốn giữ từ thông ψr không đổi thì dòng điện phải
được điều chỉnh theo tốc độ trượt. Phương pháp này có nhược điểm là mỗi động cơ phải
cài đặt một sensor đo từ thông không thích hợp cho sản xuất đại trà và cơ cấu đo gắn trong
đó bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ và nhiễu.
Nếu điều chỉnh cả biên độ và pha của dòng điện thì có thể điều chỉnh được từ thông rôto
mà không cần cảm biến tốc độ.
-Điều chỉnh tần số nguồn dòng điện.
Phương pháp điều chỉnh này sử dụng biến tân nguồn dòng. Biến tần nguồn dòng có
ưu điểm là tăng được công suất đơn vị máy, mạch lưc đơn giản mà vẫn thực hiện hãm tái
sinh động cơ. Nguồn điện một chiều cấp cho nghịch lưu