CHƯƠNG ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN CÁC HỆ THỐNG DÙNG BỘ BIẾN ĐỔI – ĐỘNG CƠ CHƯƠNG : ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ HỆ TĐ BBĐ – ĐC 4.1 HỆ BỘ BIẾN ĐỔI – ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU 4.1.1 Hệ Máy phát - Động chiều (F-Đ) Hệ thống Máy phát - Động chiều hệ truyền động điện điều chỉnh tốc độ linh hoạt thuận tiện Tuy nhiên hệ thống dùng nhiều máy điện quay nên cồng kềnh, làm việc gây ồn, rung, nên địi hỏi phải có móng vững Sơ đồ nguyên lý CHƯƠNG : ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ HỆ TĐ BBĐ – ĐC Coi mạch từ máy phát chưa bão hoà: EF  K FFF  K FFC.i KF Trong đó: KF - hệ số kết cấu máy phát, C = ΔΦF/ΔiKF - hệ số góc đặc tính từ hố iKF = UKF/rKF Và: EF = KF.UKF R = RưĐ + RưF CHƯƠNG : ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ HỆ TĐ BBĐ – ĐC Phương trình đặc tính điều chỉnh tốc độ dùng máy phát: EF R   M KĐ (KĐ ) K F U KF R   M KĐ (KĐ ) Như vậy, thay đổi UKF (hoặc iKF) ta họ đường đặc tính song song góc phần tư CHƯƠNG : ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ HỆ TĐ BBĐ – ĐC Sơ đồ điều chỉnh tốc độ hệ F - Đ CHƯƠNG : ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ HỆ TĐ BBĐ – ĐC Tại góc phần tư (I) (III) tọa độ đặc tính động làm việc chế độ động quay thuận chế độ động quay ngược Đặc tính hãm động (EF = 0) qua gốc toạ độ; Các vùng nằm trục tung (ω) đặc tính hãm động (EF = 0) chế độ hãm tái sinh hay chế độ máy phát (ω > ω0) động Các vùng nằm trục hồnh (M) đặc tính hãm động (EF = 0) chế độ hãm ngược (ω ↑↓ M) động CHƯƠNG : ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ HỆ TĐ BBĐ – ĐC Đặc điểm hệ F – Đ: điều chỉnh tốc độ linh hoạt, động tự động chuyển đổi qua chế độ làm việc thay đổi tốc độ đảo chiều tốc độ Ví dụ động làm việc điểm A, đảo chiều kích từ máy phát F (Mc = const) động chuyển dần từ chế độ động thuận (A) sang hãm tái sinh, hãm ngược, khởi động ng-ợc làm việc xác lập điểm B (chế độ hãm tái sinh) CHƯƠNG : ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ HỆ TĐ BBĐ – ĐC Khi điều chỉnh EF thay đổi tốc độ động ω ≤ ωcb; Khi đảo chiều iktF đảo chiều EF đảo chiều ω Nếu kết hợp điều chỉnh đảo chiều từ thông động điều chỉnh đảo chiều tốc độ động ω ≥ ωcb Như vậy, kết hợp điều chỉnh iktF iktĐ điều chỉnh tốc độ động ω ≥ ωcb ω ≤ ωcb (cả vùng tốc độ) CHƯƠNG : ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ HỆ TĐ BBĐ – ĐC 4.1.2 Hệ Chỉnh lưu - Động chiều (CL – ĐM) Khi dùng chỉnh lưu có điều khiển (các chỉnh lưu dùng thyristor ) để làm nguồn chiều cung cấp cho phần ứng động điện chiều, ta gọi hệ T - Đ Sơ đồ nguyên lý CHƯƠNG : ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ HỆ TĐ BBĐ – ĐC a Hệ CL - ĐM khơng đảo chiều + Khi dịng điện liên tục: Ed  Ed cos E d cos R u  R cl   I Kđm Kđm E d cos R u  R cl   M Kđm (Kđm )   '0   ' Trong đó: 0 E d cos   Kđm tốc độ không tải giả tưởng CHƯƠNG : ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ HỆ TĐ BBĐ – ĐC Hệ số trượt giới hạn mô men giới hạn: R  R 2f s th.gh  s th R2 M th.gh  M th Với: Mth.gh, sth.gh mômen hệ số trượt tới hạn đặc tính giới hạn (đ/t GH) Mth, sth mơmen hệ số trượt tới hạn đặc tính tự nhiên Dựa vào đặc tính giới hạn Mgh(s), ω = const, ta suy đặc tính điều chỉnh ứng với giá trị ub cho trước nhờ quan hệ: M*u  u*b2 M*u Mu  M gh CHƯƠNG : ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ HỆ TĐ BBĐ – ĐC Đặc tính điều chỉnh trường hợp này: Phơng pháp điều chỉnh điện áp thích hợp với truyền động mà mômen tải hàm tăng theo tốc độ: máy bơm, quạt gió… Có thể dùng máy biến áp tự ngẫu, điện kháng, biến đổi bán dẫn làm ĐAXC cho động CHƯƠNG : ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ HỆ TĐ BBĐ – ĐC 4.2.4 Bộ biến đổi tần số – điện áp Thông thường điều chỉnh tốc độ cách tháy đổi tần số, thường kết hợp thay đổi điện áp stato cho hệ số tải mômen động ω = const, phụ thuộc loại phụ tải khác ta xác định quan hệ thay đổi điện áp tần số theo công thức: u1 f1(1q / 2)  const u1*  f1*(1q / 2) với q = –1, -0, 1, CHƯƠNG : ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ HỆ TĐ BBĐ – ĐC Sơ đồ biến đổi tần số – điện áp: Các khối chức nguyên lý: Nguồn xoay chiều có u1.đm, f1.đm ; Bộ chỉnh lưu (CL) biến đổi thành điện áp chiều Ud cấp cho biến tần; CHƯƠNG : ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ HỆ TĐ BBĐ – ĐC Bộ nghịch lưu áp ba pha (NL) gồm thyristor (T1 ÷ T6) Cầu chỉnh lưu ngược (CLng) gồm (D1 ÷ D6) để hoàn trả lượng phản kháng Điện áp đầu BT (u1) có dạng “sin chữ nhật” tần số f1, đặt lên stato động KĐB cần điều chỉnh tốc độ ω Để điều chỉnh tần số f1 đặt vào stato để điều chỉnh tốc độ động cơ, thay đổi điện áp điều khiển Uđk.f biến tần áp Điều chỉnh điện áp u1 đặt vào stato theo qui luật biến đổi tần số – điện áp, thay đổi điện áp điều khiển Uđk.u chỉnh lưu điều khiển CHƯƠNG : ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ HỆ TĐ BBĐ – ĐC Các đặc điểm việc điều chỉnh tần số Điều chỉnh tốc độ cách biến đổi điện áp tần số stato phương pháp ý có nhiều triển vọng Bằng phương pháp điều chỉnh này, ta nhận đặc tính ứng tổn thất cơng suất khơng lớn Thực vậy, từ biểu thức: P2đ  M0s Ta thấy, coi động làm việc đoạn đường thẳng đặc tính điều chỉnh tần số s có trị số nhỏ, nên ΔP2đ nhỏ CHƯƠNG : ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ HỆ TĐ BBĐ – ĐC Khi sử dụng biến tần thích hợp, ta điều chỉnh đợc tốc độ với độ trơn tùy ý Quan trọng ưu điểm thể với điều chỉnh động khơng đồng lồng sóc loại động đơn giản, chắn rẻ tiền Nhược điểm chủ yếu hệ thống truyền động điện biến tần tương đối phức tạp đắt tiền Vì hạn chế phạm vi ứng dụng truyền động điện có điều khiển tần số Nhưng ưu điểm chúng Nếu tạo biến tần với mức độ phức tạp giá thành vừa phải, truyền động điện điều khiển tần số dùng động lồng sóc ứng dụng rộng rãi sản xuất sinh hoạt CHƯƠNG : ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ HỆ TĐ BBĐ – ĐC 4.2.5 Điều chỉnh tốc độ động sơ đồ nối tầng a Sơ đồ nối tầng điện CHƯƠNG : ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ HỆ TĐ BBĐ – ĐC S.đ.đ E2 chỉnh lưu thành s.đ.đ chiều E2d có biểu thức: E2d  K u E2  K u E2.nms Trong đó: Ku = 2,34 – hệ số chỉnh lưu cầu ba pha E2.nm – s.đ.đ ngắn mạch rôto (giá trị pha) S.đ.đ E2d nối vào phần ứng động điện chiều đóng vai trò thiết bị biến đổi (TBBĐ) Động nhận lượng trượt từ chỉnh lưu dạng điện chiều, biến đổi thành trục Trục động chiều nối chung với trục động KĐB, truyền phần lượng trượt trục động máy sản xuất CHƯƠNG : ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ HỆ TĐ BBĐ – ĐC S.đ.đ phần ứng động chiều phụ thuộc vào tốc độ từ thông: Ebđ  K  K.a.Ikt  Với từ thơng phụ thuộc dịng kích từ:   a.Ikt Dịng điện phần ứng động Id = Iư tỷ lệ với dịng điện rơto I2 xác định theo s.đ.đ mạch: E d  E bđ Id  K i I  R Trong đó: RΣ - điện trở tổng mạch CL - ĐM: RΣ = RCL + Rbđ CHƯƠNG : ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ HỆ TĐ BBĐ – ĐC Nguyên tắc điều chỉnh tốc độ nối tầng điện cơ: Giả sử động làm việc điểm xác lập với tốc độ ω, độ trượt s dòng điện I2 xác lập Nếu thay đổi dòng kích từ động chiều → s.đ.đ Ebđ thay đổi → dịng điện I2 thay đổi → mơmen động thay đổi, hệ chuyển sang làm việc điểm xác lập với tốc độ làm việc khác CHƯƠNG : ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ HỆ TĐ BBĐ – ĐC b Sơ đồ nối tầng điện CHƯƠNG : ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ HỆ TĐ BBĐ – ĐC Năng lượng trượt mạch rôto động KĐB (biểu thị thông số s.đ.đ xoay chiều E2, dòng xoay chiều I2 tần số mạch rôto f2 = f1.s) chỉnh lưu thành dạng chiều (với thông số E2d , Id) nhờ cầu diot CL truyền vào nghịch lưu NL (với chức thiết bị biến đổi) Với nghịch lưu này, việc chuyển mạch thyristor thực nhờ điện áp lưới (ul), lượng trượt dạng chiều biến đổi thành xoay chiều có tần số điện áp lưới, cuối qua máy biến áp BA, lượng trượt trả lưới điện CHƯƠNG : ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ HỆ TĐ BBĐ – ĐC Dòng điện rơto I2 động KĐB dịng điện mạch chiều Id xác định theo biểu thức: E d  E bđ Id  K i I  R Trong Ebđ s.đ.đ nghịch lưu có dạng: Ebđ  E NL  Ud cos Với : α – góc mở thyristor (α > π/2) β = (π – α) – góc mở chậm thyristor trạng thái nghịch lưu Ud0 – điện áp lớn nghịch lưu với tr-ờng hợp α = 0; Ud0 = 2,34U2ba U2ba – điện áp pha thứ cấp máy biến áp BA CHƯƠNG : ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ HỆ TĐ BBĐ – ĐC