Đặc tính động không đồng (ĐK) Đặc tính động không đồng (ĐK) Bởi: unknown Đặc tính động không đồng (ĐK) Các giả thiết, sơ đồ thay thế, đặc tính động ĐK: Các giả thiết: Động không đồng (ĐK) hình 2-21, sử dụng rộng rãi thực tế Ưu điểm nỗi bật là: cấu tạo đơn giản, làm việc tin cậy, vốn đầu tư ít, giá thành hạ, trọng lượng, kích thước nhỏ công suất định mức so với động chiều Sử dụng trực tiếp lưới điện xoay chiều pha Tuy nhiên, việc điều chỉnh tốc độ khống chế trình độ khó khăn hơn, động ĐK lồng sóc có tiêu khởi động xấu (dòng khởi động lớn, mômen khởi động nhỏ) Để đơn giản cho việc khảo sát, nghiên cứu, ta giả thiết: + Ba pha động đối xứng 1/13 Đặc tính động không đồng (ĐK) + Các thông số mạch không thay đổi nghĩa không phụ thuộc nhiệt độ, tần số, mạch từ không bảo hoà nên điện trở, điện kháng, không thay đổi + Tổng dẫn mạch vòng từ hoá không thay đổi, dòng từ hoá không phụ thuộc tải mà phụ thuộc điện áp đặt vào stato + Bỏ qua tổn thất ma sát, tổn thất lõi thép + Điện áp lưới hoàn toàn sin đối xứng Sơ đồ thay thế: Với giả thiết ta có sơ đồ thay pha động hình 2-23 Trong đó: U1f trị số hiệu dụng điện áp pha stato (V) I1, I(, I’2 dòng stato, mạch từ hóa, rôto quy đổi stato (A) X1, X(, X’2 điện kháng stato, mạch từ, rôto quy đổi stato (() R1, R(, R’2 điện trở stato, mạch từ, rôto quy đổi stato (() R’2f điện trở phụ (nếu có) pha rôto quy đổi stato (() s hệ số trượt động cơ: s= ω1 − ω ω1 = ω0 − ω ω0 (2-58) Trong đó: (1 = (0 tốc độ từ trường quay stato động cơ, gọi tốc độ đồng (rad/s): 2/13 Đặc tính động không đồng (ĐK) ω1 = ω0 = 2πf1 p (2-59) ( tốc độ góc rôto động (rad/s) Trong đó: f1 tần số điện áp nguồn đặt vào stato (Hz), p số đôi cực động cơ, Biểu đồ lượng ĐK: Với giả thiết trên, ta có biểu đồ lượng động ĐK pha hình 2-24: Trong biểu đồ lựong: P1 công suất điện từ đưa vào pha stato động ĐK ?P1 = ?PCu1 tổn thất công suất cuộn dây đồng stato P12 công suất điện từ truyền stato rôto động ĐK ?P2 = ?PCu2 tổn thất công suất cuộn dây đồng rôto P2 công suất trục động cơ, công suất ĐK truyền động cho máy sản xuất Phương trình đặc tính ĐK: Từ sơ đồ thay hình 2-23, ta tính dòng stato: 3/13 Đặc tính động không đồng (ĐK) I1 = U1f [ √ R2 + X2 μ μ + R' 2Σ R1 + + X2 s nm √( ) ] (2-60) Trong đó: R’2( = R’2 + R’2f điện trở tổng mạch rôto Xnm = X1 + X’2 điện kháng ngắn mạch Từ phương trình đặc tính dòng stato (2-60) ta thấy: Khi ( = 0, s = 1, ta có: I1 = I1nm - dòng ngắn mạch stato Khi ( = (0, s = 0, ta có:Ġ Nghĩa tốc độ đồng bộ, động tiêu thụ dòng điện từ hoá để tạo ta từ trường quay Trị số hiệu dụng dòng rôto quy đổi stato: I'2 = U1f (2-61) √( ) R' 2S R1 + s + X2 nm Phương trình (2-61) quan hệ dòng rôto I’2 với hệ số trượt s hay I’2 với tốc độ (, nên gọi đặc tính điện-cơ động ĐK, (hình 2-25) Qua (2-61) ta thấy: Khi ( = (0, s = 0, ta có: I’2 = Khi ( = 0, s = 1, ta có:Ġ Trong đó: I’2nm dòng ngắn mạch rôto hay dòng khởi động 4/13 Đặc tính động không đồng (ĐK) Để tìm phương trình đặc tính ĐK, ta xuất phát từ điều kiện cân công suất động cơ: công suất điện chuyển từ stato sang rôto: P12 = Mđt.(0 (2-62) Mđt mômen điện từ động cơ, bỏ qua tổn thất phụ: Mđt = Mcơ = M (2-63) Và: P12 = Pcơ + (P2 (2-64) Trong đó: Pcơ = M.( công suất trục động (P2 = 3I’22.R’2( tổn hao công suất đồng rôto Do đó: M.(0 = M((0 - () = M.(0.s Vậy:ĉ (2-65) Thay (3-4) vào (3-8) biến đổi ta có : M= 3.U2 R© 1f 2S R' 2S s.w0 R1 + + X2 s nm [( ) ] (2-66) Phương trình (2-66) phương trình đặc tính ĐK Nếu biểu diễn đặc tính đồ thị đường cong hình 2-27b Có thể xác định điểm cực trị đường cong cách cho đạo hàm dM/ds = 0, ta trị số độ trượt tới hạn sth mômen tới hạn Mth điểm cực trị: sth = ± R' √ 2S R + X2 nm (2-67) Và:ĉ (2-68) Trang 60 Trong biểu thức trên, dấu (+) ứng với trạng thái động cơ, dấu (-) ứng với trạng thái máy phát, (MthĐ > MthF) Phương trình đặc tính ĐK biểu diễn theo closs: 5/13 Đặc tính động không đồng (ĐK) M= 2Mth(1 + asth) sth s + + 2asth sth s (2-69) Trong đó: a = R1/R’2( Mth sth lấy theo (2-67) (2-68) Đối với động ĐK công suất lớn, thường R1 nhỏ so với Xnm nên bỏ qua R1 asth ( 0, ta có dạng closs đơn giản: M= 2Mth sth s + sth s (2-70) Lúc này: Ġ (2-71) + Trong nhiều trường hợp cho phép ta sử dụng đặc tính gần cách truyến tính hoá đạc tính đoạn làm việc Ví dụ vùng độ trượt nhỏ s < 0,4sth ta xem s/sth ( ta có: M= 2Mth sth ⋅ s (2-72) Có thể tuyến tính hóa đoạn đặc tính làm việc qua điểm: điểm đồng (không tải lý tưởng) điểm định mức: M= M®m s®m s (2-73) Trên đặc tính tự nhiên, thay M = Mđm, Mth = ?Mđm, ta có: Sth = Sđm(λ + √λ2 − 1) (2-74) 6/13 Đặc tính động không đồng (ĐK) Qua dạng đặc tính tự nhiên ĐK hình 2-27, cách gần ta tính độ cứng đặc tính đoạn làm việc: ∣β∣ = dM dω = ω0 ⋅ dM ds = Mđm ω0sđm (2-75) Và:ĉ (2-76) + Đối với đoạn đặc tính có s >> sth coi sth/s ( ta có: M= 2Mth.sth s (2-77) Và: ĉ (2-78) Trong đoạn độ cứng ? > giá trị thay đổi, thường đoạn động khởi động Trang 62 ảnh hưởng thông số đến đặc tính ĐK: Qua chương trình đặc tính hoạt động ĐK, ta thấy thông số có ảnh hưởng đến đặc tính ĐK như: Rs, Rr, Xs, Xr, UL, fL,… Sau đây, ta xét ảnh hưởnh số thông số: ảnh hưởng điện áp lưới (Ul): Khi điện áp lưới suy giảm, theo biểu thức (2-68) mômen tới hạn Mth giảm bình phương lần độ suy giảm UL Trong tốc độ đồng ?o, hệ số trượt tới hạn Sth không thay đổi, ta có dạng đặc tính UL giảm hình 2-28 Qua đồ thị ta thấy: với mômen cản xác định (MC), điện áp lưới giảm tốc độ xác lập nhỏ Mặt khác, mômen khởi động Mkđ = Mnm mômen tới hạn Mth giảm theo điện áp, nên khả tải khởi động bị giảm dần Do đó, điện áp nhỏ (đường U2, …) hệ truyền động không khởi động không làm việc 7/13 Đặc tính động không đồng (ĐK) ảnh hưởng điện trở, điện kháng mạch stato: Khi điện trở điện kháng mạch stato bị thay đổi, thêm điện trở phụ (Rlf), điện kháng phụ (Xlf) vào mạch stato, ?o = const, theo biểu thức (2-67), (2-68) mômen Mth Sth giảm, nên đặc tính có dạng hình 2-29 Qua đồ thị ta thấy: với mômen Mkđ = Mnm.f đoạn làm việc đặc tính có điện kháng phụ (Xlf) cứng đặc tính có Rlf Khi tăng Xlf Rlf Mth Sth giảm Khi dùng Xlf Rlf để khởi động nhằm hạn chế dòng khởi động, dựa vào tam giác tổng trở ngắn mạch để xác định Xlf Rlf ảnh hưởng điện trở, điện kháng mạch rôto: Khi thêm điện trở phụ (R2f), điện kháng phụ (X2f) vào mạch rôto động cơ, ?o = const, theo (2-67), (2-68) Mth = const; Sth thay đổi, nên đặc tính có dạng hình 2-30 8/13 Đặc tính động không đồng (ĐK) Qua đồ thị ta thấy: đặc tính có R2f, X2f lớn Sth tăng, độ cứng đặc tính giảm, với phụ tải không đổi có R2f, X2f lớn tốc độ làm việc động bị thấp, dòng điện khởi động giảm ảnh hưởng tần số lưới cung cấp cho động cơ: Khi điện áp nguồn cung cấp cho động có tần số (f1) thay đổi tốc độ từ trường ?o tốc độ động ? thay đổi theo Vì ?o = 2?.f1/p, X = ?.L, nên ?o ? f1, ? ? f1 X ? f1 Qua đồ thị ta thấy: Khi tần số tăng (f13 > f1.đm), Mth giảm, (với điện áp nguồn U1 = const) : Mth ≃ 12 (h×nh 2-31) f Khi tần số nguồn giảm (f11 < f1đm, …) nhiều, giữ điện áp u1 không đổi, dòng điện động tăng lớn Do vậy, giảm tần số cần giảm điện áp theo quy luật định cho động sinh mômen chế độ định mức 9/13 Đặc tính động không đồng (ĐK) * Ví dụ - 5: Cho động không đồng rôto dây quấn (ĐKdq) có: Pđm = 850KW ; Uđm = 6000V ; nđm = 588vg/ph ; ? = 2,15 ; E2đm = 1150V ; I2đm = 450A Tính vẽ đặc tính tự nhiên đặc tính nhân tạo động không đồng rôto dây quấn với điện trở phụ pha rôto là: R2f = 0,75? Trang 65 * Giải : Với động có công suất lớn, ta sử dụng phương trình gần (2-70) coi R1 nhỏ R2 tức a = Độ trượt định mức: sđm = no − nđm no = 600−588 600 = 0,02 Mômen định mức: 10/13 Đặc tính động không đồng (ĐK) Ġ, hoặcĠ Mômen tới hạn: Mth = ?Mđm = 2,15.13085 = 29681 N.m, hoặcĠ Điện trở định mức: ĉ Điện trở dây quấn rôto: R2 = R2Rđm = sđmRđm = 0,02.1,476 = 0,0295 Ω Độ trượt tới hạn đặc tính tự nhiên cá định theo (2-74): sth = sđm(λ + √λ2 − 1) = 0,02(2,15+ √2,152 − 1) = 0,08 Phương trình đặct tính tự nhiên: Ġ hoặcĠ Với mômen ngắn mạch: Mnm = 59362 + 0,08 0,08 = 4777Nm = 0,35Mđm Trang 66 Theo ta vẽ đường đặc tính tự nhiên hình 2-32 qua điểm: điểm không tải [M = 0; s = 0]; điểm định mức ś=1; sđm = 0,02]; điểm tới hạn TH ś=2,15; sđm = 0,08]; điểm ngắn mạch NM ś=0,35; sđm = 1] Đối với đặc tính nhân tạo có Rf = 0,175? ta có độ trượt tới hạn nhân tạo: sth.nt = sth R2 + Rf R2 = 0,08 0,0295+0,175 0,0295 = 0,55 Phương trình đặc tính nhân tạo là: M= 2λ s 0,55 + 0,55 s Và đặc tính vẽ đồ thị hình 2-32 11/13 Đặc tính động không đồng (ĐK) Đặc tính động ĐK khởi động: Khởi động tính điện trở khởi động: + Nếu khởi động động ĐK phương pháp đóng trực tiếp dòng khởi động ban đầu lớn Như vậy, tương tự khởi động ĐMđl, ta đưa điện trở phụ vào mạch rôto động ĐK có rôto dây quấn để han chế dòng khởi động:Ġ.Và sau loại dần chúng để đưa tốc độ động lên xác lập Sơ đồ nguyên lý đặc tính khởi động trình bày hình 2-33 (hai cấp khởi động m = 2) * Xây dựng đặc tính khởi động ĐK: + Từ thông số định mức (Pđm; Uđm; Iđm; nđm; ?đm;…) thông số tảI (Ic; Mc; Pc;…) số cấp khởi động m, ta vẽ đặc tính tự nhiên 12/13 Đặc tính động không đồng (ĐK) + Vì đặc tính động ĐK phi tuyến, nên để đơn giản, ta dùng phương pháp gần đúng: theo toán hoc chứng minh đường đặc tính khởi động động ĐK tuyến tính hóa hội tụ điểm T nằm đường ?o = const phía bên phải trục tung tọa độ (?, M) hình 2-33 + Chọn: Mmax = M1 = (IJ2,5)Mđm ; Mmax = 0,85Mth Mmin = M2 = (1,ı1,3)Mc trình khởi động + Sau tuyến hóa đặc tính khởi động động ĐK, ta tiến hành xây dựng đặc tính khởi động tương tự động ĐMđl, cuối ta đặc tính khởi động gần edcbaXL hình 2-33 Nếu điểm cuối gặp đặc tính TN mà không trùng với giao điểm đặc tính TN mà M1 = const ta phải chọn lại M1 M2 tiến hánh lại từ đầu Tính điện trở khởi động: *Dùng phương pháp đồ thị: + Khi tuyến hóa đặc tính khởi động động ĐK, ta có: SNT STN = R2 − R2f R2 ; (2-79) Rút ra: R2f = SNT − STN R2; STN (2-80) Từ đồ thị ta có điện trở phụ cấp: R2f1 = ha−hc he R2 = ac he R2; (2-81) R2f2 = hc−he he R2 = ce he R2; (2-82) 13/13 [...]... 11/13 Đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ (ĐK) Đặc tính cơ của động cơ ĐK khi khởi động: Khởi động và tính điện trở khởi động: + Nếu khởi động động cơ ĐK bằng phương pháp đóng trực tiếp thì dòng khởi động ban đầu rất lớn Như vậy, tương tự khởi động ĐMđl, ta cũng đưa điện trở phụ vào mạch rôto động cơ ĐK có rôto dây quấn để han chế dòng khởi động: Ġ.Và sau đó thì loại dần chúng ra để đưa tốc độ động cơ. .. động cơ lên xác lập Sơ đồ nguyên lý và đặc tính khởi động được trình bày trên hình 2-33 (hai cấp khởi động m = 2) * Xây dựng các đặc tính cơ khi khởi động ĐK: + Từ các thông số định mức (Pđm; Uđm; Iđm; nđm; ?đm;…) và thông số tảI (Ic; Mc; Pc;…) số cấp khởi động m, ta vẽ đặc tính cơ tự nhiên 12/13 Đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ (ĐK) + Vì đặc tính cơ của động cơ ĐK là phi tuyến, nên để đơn giản,... đặc tính khởi động của động cơ ĐK tuyến tính hóa sẽ hội tụ tại một điểm T nằm trên đường ?o = const phía bên phải trục tung của tọa độ (?, M) như hình 2-33 + Chọn: Mmax = M1 = (IJ2,5)Mđm ; hoặc Mmax = 0,85Mth và Mmin = M2 = (1,ı1,3)Mc trong quá trình khởi động + Sau khi đã tuyến hóa đặc tính khởi động động cơ ĐK, ta tiến hành xây dựng đặc tính khởi động tương tự động cơ ĐMđl, cuối cùng ta được các đặc. . .Đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ (ĐK) Ġ, hoặcĠ Mômen tới hạn: Mth = ?Mđm = 2,15.13085 = 29681 N.m, hoặcĠ Điện trở định mức: ĉ Điện trở dây quấn rôto: R2 = R2Rđm = sđmRđm = 0,02.1,476 = 0,0295 Ω Độ trượt tới hạn của đặc tính cơ tự nhiên cá định theo (2-74): sth = sđm(λ + √λ2 − 1) = 0,02(2,15+ √2,152 − 1) = 0,08 Phương trình đặct tính cơ tự nhiên: Ġ hoặcĠ Với mômen... động tương tự động cơ ĐMđl, cuối cùng ta được các đặc tính khởi động gần đúng edcbaXL như hình 2-33 Nếu điểm cuối cùng gặp đặc tính TN mà không trùng với giao điểm của đặc tính cơ TN mà M1 = const thì ta phải chọn lại M1 hoặc M2 rồi tiến hánh lại từ đầu Tính điện trở khởi động: *Dùng phương pháp đồ thị: + Khi đã tuyến hóa đặc tính khởi động động cơ ĐK, ta có: SNT STN = R2 − R2f R2 ; (2-79) Rút ra: R2f... đường đặc tính tự nhiên như trên hình 2-32 đi qua 4 điểm: điểm không tải [M = 0; s = 0]; điểm định mức ś=1; sđm = 0,02]; điểm tới hạn TH ś=2,15; sđm = 0,08]; điểm ngắn mạch NM ś=0,35; sđm = 1] Đối với đặc tính nhân tạo có Rf = 0,175? ta có độ trượt tới hạn nhân tạo: sth.nt = sth R2 + Rf R2 = 0,08 0,0295+0,175 0,0295 = 0,55 Phương trình đặc tính cơ nhân tạo sẽ là: M= 2λ s 0,55 + 0,55 s Và đặc tính được ... trình đặc tính nhân tạo là: M= 2λ s 0,55 + 0,55 s Và đặc tính vẽ đồ thị hình 2-32 11/13 Đặc tính động không đồng (ĐK) Đặc tính động ĐK khởi động: Khởi động tính điện trở khởi động: + Nếu khởi động. .. khởi động m, ta vẽ đặc tính tự nhiên 12/13 Đặc tính động không đồng (ĐK) + Vì đặc tính động ĐK phi tuyến, nên để đơn giản, ta dùng phương pháp gần đúng: theo toán hoc chứng minh đường đặc tính. .. khởi động + Sau tuyến hóa đặc tính khởi động động ĐK, ta tiến hành xây dựng đặc tính khởi động tương tự động ĐMđl, cuối ta đặc tính khởi động gần edcbaXL hình 2-33 Nếu điểm cuối gặp đặc tính