ĐẶC TÍNH CƠ VÀ ĐẶC TÍNH TỐC ĐỘ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ
Tại sao truyền động dùng ĐC KĐB ngày càng phát triển?
Cấu tạo đơn giản ( đặc biệt loại rotor lồng sốc)
Giá thành thấp so với ĐC DC
Vận hành tin cậy, chắc chắn ( đặc biệt moi trường cháy nổ)
Tại sao truyền động dùng ĐC KĐB ngày càng phát triển? (tt)
Kỹ thuật DSP phát triển cho phép giải quyết các thuật toán phức tạp để điều khiển động cơ xoay chiều 3 pha với chất lượng cao
Với trường hợp không cần thay đổi tốc độ thì không cần dùng bộ biến đổi mà lấy nguồn từ lưới nên chi phí thấp.
Truyền động dùng ĐC KDB sẽ dần dần thay thế truyền động 1 chiều
Q: nhược điểm của động cơ KDB là gì?
Phương trình và dạng đttđ và đtc




Sơ đồ nguyên lý của ĐC KĐB
Sơ đồ đẳng trị một pha với giả thiết:
3 pha đối xứng
Mạch từ động cơ không bão hòa
Tổng dẫn mạch từ hóa không thay đổi, dòng từ hóa chỉ phụ thuộc vào điện áp đặt vào stator mà không phụ thuộc dòng tải

Phương trình và dạng đttđ và đtc (tt)
Lưới 3 pha hoàn toàn đối xứng và hình sin
Bỏ qua các tổn thất ma sát, tổn thất trong lõi thép
Ý nghĩa các thông số của mạch đẳng trị
U1, I1, X1, R1
I2’, X2’, R’2
I0, X0, R0
s: hệ số trượt
n0 là tốc độ đồng bộ (v/p)
n: tốc độ quay của rotor
I2’=KII2 =I2/KE
KE: hệ số tính đổi về sức điện động, KE=U1đm/E2đm
Phương trình và dạng đttđ và đtc (tt)
Dòng điện rotor quy đổi về stator I2’ =
Đặt gọi là điện kháng ngắn mạch
Khi tốc độ quay của rotor bằng tốc độ đồng bộ thì I2=
Khi tốc độ quay của rotor = 0, s=1 thì I2’=
Dạng đặc tính tốc độ:
Phương trình và dạng đttđ và đtc (tt)
Tìm đặc tính cơ dựa theo điều kiện cân bằng công suất trong động cơ:
Công suất điện từ chuyển từ stator sang rotor:
P12=Mđt.w0
Công suất đưa ra trục động cơ: P2=Mcơ.w
Bỏ qua tổn thất phụ thì Mđt=Mcơ=M
Công suất P12 gồm 2 phần: Pcơ và ΔP2
Pcơ là công suất cơ đưa ra trục động cơ
ΔP2 là tổn hao đồng trong rotor
Phương trình và dạng đttđ và đtc (tt)
Dạng đặc tính cơ:
Phương trình và dạng đttđ và đtc (tt)
Giá trị cực đại của moment ( gọi là moment tới hạn) được tính từ biểu thức dM/ds=0

Mt lấy dấu + khi ở trạng thái ĐC và dấu – khi ở trạng thái máy phát, nên đặc tính cơ của ĐC KĐB ở trạng thái ĐC có dạng:
Phương trình và dạng đttđ và đtc (tt)
Với ĐC công suất TB và lớn, đặc biệt là ĐC rotor lồng sóc: R1<

ở vùng s << st thì:

Hoặc tuyến tính hóa đoạn làm việc qua điểm định mức, phương trình gần đúng:


Độ cứng đặc tính cơ:




 trên đoạn làm việc, độ cứng đặc tính cơ không đổi
Phương trình và dạng đttđ và đtc (tt)
Phương trình và dạng đttđ và đtc (tt)
Khi n=0 tức s=1 thì M=Mn, I=In
Động cơ làm việc thông thường Mn=(1.2-1.4)Mđm
In = (5-8)Iđm


Q: đảo chiều quay động cơ KĐB bằng cách nào?
Các phương pháp hạn chế dòng mở máy
Mở máy trực tiếp:
Q: Thế nào là mở máy trực tiếp? Ưu nhược điểm?
Tương tự như ĐC một chiều, để đảm bảo an toàn thì hạn chế dòng mở máy Imm≤ ??Iđm
các phương pháp hạn chế dòng mở máy cho ĐC KĐB: ???
Dùng biến áp tự ngẫu ( ĐC công suất nhỏ)
Bộ biến đổi điện áp dùng Thyristor

Nếu muốn (hệ số rút ngắn dòng ngắn mạch) thì điện áp mở máy :
Giảm điện áp đặt lên cuộn stator
Thêm điện trở phụ hoặc điện kháng vào stator
Khi tốc độ động cơ tăng đến một trị số nào đó thì cắt điện trở phụ hoặc điện kháng ra.
Tính toán điện trở hoặc điện kháng phụ dùng tam giác ngắn mạch:



Nếu thêm Rf:
Nếu thêm điện kháng phụ Xf:


Để
Đổi nối cuộn day stator khi mở máy từ sơ đồ sao sang tam giác
Điều kiện để thực hiện phương pháp này là gì?
Dòng điện mở máy giảm bao nhiêu lần so với mở máy trực tiếp?

Đóng điện trở phụ vào rotor
Động cơ KĐB là loại rotor (???)
Đây là phương pháp hạn chế dòng mở máy hiệu quả
Sơ đồ:
Đóng điện trở phụ vào rotor (tt)
Tính điện trở phụ dựa vào:
Thông số định mức của động cơ: Pđm, Uđm, Iđm, nđm
Phụ tải Mc, hoặc Pc, Ic
Số cấp mở máy m
Sử dụng phương pháp giải tích, coi đặc tính cơ từ khi s=0-st là đường thẳng
Các bước:

Tính toán điện trở phụ
Bước 1: Vẽ đặc tính cơ tự nhiên
Bước 2: chọn các thông số mở máy
M1 ≤ 0.85Mt (M1 là gì?) ↔Imm< 2.5Iđm
Mt = (1.6-3.4)Mđm ( cho bởi hệ số γ m)
Chọn M2 ≥ Mc (M2 là gì và thường chọn bao nhiêu?)
Bước 3: Vẽ họ đặc tính cơ mở máy mong muốn
Bước 4: Tính điện trở mở máy, ta có:

Tính toán điện trở phụ (tt)
Ta có độ trượt tới hạn trên đặc tính cơ tự nhiên và nhân tạo tương ứng là:
Tính toán điện trở phụ (tt)
vì xem đặc tính cơ là đường thẳng trong đoạn 0-st nên lập được tỷ số
Từ đó tính được các điện trở phụ ( như cho ĐC MC)
Ảnh hưởng của các thông số đến đtc
Các thông số ảnh hưởng lên đặc tính cơ:
Điện trở, điện kháng thêm vào mạch stator
Điện trở nối thêm vào mạch rotor
Điện áp lưới (sụt giảm)
Tần số cấp cho động cơ
Số đôi cực (động cơ nhiều cấp tốc độ)
Ảnh hưởng của điện áp đến đtc
Điện áp lưới phải suy giảm nhỏ hơn điện áp định mức
Moment tới hạn giảm bình phương lần độ suy giảm điện áp
Tốc độ đồng bộ không đổi
Dạng đặc tính cơ khi điện áp lưới thay đổi:
Nhận xét: chỉ phù hợp với phụ tải quạt gió, không phù hợp với phụ tải không đổi
Ảnh hưởng của số đôi cực
Tốc độ đồng bộ thay đổi
Tốc độ trượt tới hạn không đổi nên độ cứng đtc không đổi
Dạng đặc tính cơ
Ảnh hưởng của điện trở, điện kháng phụ trên stator
Tốc độ đồng bộ không đổi
Độ trượt tới hạn giảm, moment tới hạn giảm
Dạng đặc tính cơ:
Ảnh hưởng của điện trở trên rotor
Tốc độ đồng bộ không đổi
Moment tới hạn không đổi
Độ trượt giảm khi điện trở phụ tăng  đặc tính cơ càng mềm trong đoạn đặc tính cơ làm việc
Dạng đặc tính cơ
Ảnh hưởng của tần số nguồn cung cấp
Nếu tăng f1>f1đm thì tốc độ đồng bộ tăng, đồng thời Mt giảm
Nếu giảm tần số nhỏ hơn định mức thì dòng điện động cơ lớn ( vì sao???)  khi giảm tần số phải giảm điện áp sao cho động cơ sinh ra moment không đổi
Các trạng thái làm việc của ĐC KĐB
Trạng thái động cơ: trạng thái làm việc chính của động cơ KĐB. Ở trạng thái này động cơ vừa tiêu thụ công suất tác dụng, công suất pk, biến điện năng thành cơ năng. Động lực làm cho rotor quay là Mđt, M và n cùng chiều và


Trạng thái hãm: động cơ sinh ra Mđt tác dụng ngược chiều với chiều quay rotor, động lực làm cho rotor quay là moment cơ cấp vào trục động cơ do cơ năng hoặc thế năng tạo ra, moment điện từ đóng vai trò cản trở chuyển động của rotor
Hãm tái sinh
Do tác động của moment cơ làm cho rotor quay với tốc độ:

Trạng thái động cơ:



Khi hãm tái sinh



Hãm tái sinh (tt)
ở TT hãm tái sinh, M và n ngược nhau, động cơ nhận công suất cơ trên trục động cơ làm rotor quay, tiêu thụ công suất phản kháng, phát công suất tác dụng ngược về lưới
Thực tế gặp trạng thái hãm tái sinh trong các trường hợp:
Các tàu xe chạy điện xuống dốc lớn
Hạ các tải nặng trong các cơ cấu nâng của cầu trục, cần trục, thang máy, máy nâng…(tốc độ cao, hiệu suất làm việc cao nhưng không điều chỉnh được tốc độ)
Quá trình quá độ khi điều chỉnh tốc độ động cơ bằng phương pháp tần số hoặc thay đổi số đôi cực
Hãm ngược đảo chiều từ trường quay
ĐC KĐB đang làm việc ở trạng thái ĐC, nếu đảo chiều quay của từ trường stator ( đảo thứ tự 2 trong 3 pha của điện áp đặt vào động cơ) thì động cơ chuyển sang trạng thái hãm ngược.




Nhưng n > 0 nên M và n ngược chiều. Dòng điện trên rotor có giá trị rất lớn nhưng moment hãm có giá trị bé.

Hãm ngược đảo chiều từ trường quay (tt)
ở trạng thái này, động lực làm rotor quay là động năng tích trữ trong hệ thống, moment điện từ động cơ sinh ra đổi dấu và tác dụng cùng chiều moment cản làm cho tốc độ rotor giảm dần
Thường dùng pp hãm ngược này để hãm dừng nhanh HT TĐĐ. Thời gian hãm dừng có thể điều chỉnh bằng cách đảo chiều từ trường quay ở stator và thêm điện trở phụ vào mạch rotor.
Hãm ngược thêm điện trở phụ vào rotor
ĐC KĐB đang làm việc ở trạng thái động cơ với phụ tải mang tính thế năng, nếu đóng vào rotor điện trở phụ đủ lớn thì tốc độ động cơ giảm dần về 0 và dưới tác dụng của Mc thế năng làm cho động cơ quay ngược, động cơ chuyển sang làm việc ở trạng thái hãm ngược.
Thực tế thường dùng trạng thái hãm này để hạ các tải trọng nặng trong cầu trục, cần trục, thang máy, máy nâng. Tốc độ hạ hàng có thể điều chỉnh bằng cách thay đổi điện trở phụ.
Rf càng lớn thì tốc độ hạ hàng càng cao
Tổn thất công suất phụ lớn nhưng có thể điều chỉnh được tốc độ từ rất nhỏ tới rất lớn
Hãm động năng
ĐC KĐB đang làm việc ở trạng thái ĐC, nếu ta cắt cuộn rotor ra khỏi nguồn xoay chiều và đóng 2 trong ba pha với nguồn 1 chiều thì động cơ chuyển sang làm việc ở trạng thái hãm động năng
Hãm động năng kích từ độc lập và tự kích
Được sử dụng để hãm dừng nhanh các hệ TĐĐ. Có thể điều chỉnh thời giam hãm dừng bằng cách thay đổi dòng cấp cho stator hoặc thay đổi điện trở phụ trên rotor.