Chương 10
VẬN HÀNH MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ
10.1. KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ
Theo yêu cầu của sản xuất, động cơ điện không đồng bộ lúc làm việc thường
phải khởi động và ngừng máy nhiều lần. Tùy theo tính chất của tải và tình hình
của lưới điện mà yêu cầu về khởi động đối với động cơ điện cũng khác nhau.
Khi bắt đầu khởi động thì rotor đứng yên, tốc độ n = 0, hệ số trượt s = 1 nên
dòng điện khởi động của động cơ có thể tính theo mạch điện thay thế hình 9-7b:
28 trang |
Chia sẻ: nguyenlinh90 | Lượt xem: 938 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Giáo trình Máy điện 1 - Phần 3: Máy phát điện không đồng bộ - Chương 10 Vận hành máy điện không đồng bộ, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
198
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA ĐIỆN
BỘ MÔN: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP
MÁY ĐIỆN 1
2008
199
Chƣơng 10
VẬN HÀNH MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ
10.1. KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ
Theo yêu cầu của sản xuất, động cơ điện không đồng bộ lúc làm việc thường
phải khởi động và ngừng máy nhiều lần. Tùy theo tính chất của tải và tình hình
của lưới điện mà yêu cầu về khởi động đối với động cơ điện cũng khác nhau.
Khi bắt đầu khởi động thì rotor đứng yên, tốc độ n = 0, hệ số trượt s = 1 nên
dòng điện khởi động của động cơ có thể tính theo mạch điện thay thế hình 9-7b:
VK
1
K1
Z
U
I (10-1)
Trên thực tế do mạch từ tản bão hòa rất nhanh, điện kháng giảm xuống nên
dòng điện khởi động còn lớn hơn so với trị số theo công thức (10-1). Ở điện áp
định mức Uđm thường dòng điện khởi động IK = (47)Iđm. Dòng điện khởi động
lớn không những làm cho bản thân máy bị nóng mà còn làm cho điện áp của lưới
điện bị giảm.
Ta có moment khởi động của động cơ không đồng bộ theo (9-56):
2'
2Th
2'
2Th
'
2
2
Th
1
1
K
)XX()RR(
RUm
M
(10-2)
Khi khơi động động cơ, có khi yêu cầu mômen khởi động lớn, có khi cần hạn
chế dòng điện và có khi cần cả hai. Nói chung khi khởi động động cơ cần xét đến
những yêu cầu cơ bản sau đây:
Mômen khởi động MK phải lớn để thích ứng với đặc tính tải.
IK càng nhỏ càng tốt để không ảnh hưởng đến các phụ tải khác.
Thời gian khởi động tK cần nhỏ để máy có thể làm việc được ngay.
Thiết bị khởi động đơn giản, rẻ tiền, tin cậy và ít tốn năng lượng.
Những yêu cầu trên là trái ngược nhau, vì thế tùy theo yêu cầu sử dụng, công
suất động cơ và công suất của lưới điện mà ta chọn phương pháp khởi động thích
hợp.
10.1.1. Khởi động động cơ rotor dây quấn
R2+ Rk2+Rk1
R2+ RK2
R2
M
Mmax
CD1
U1
ĐC
200
Khi khởi động động cơ, dây quấn rotor được nối với các điện trở phụ RK (hình
10-1a). Đầu tiên K1 và K2 mở, động cơ khởi động qua điện trở phụ lớn nhất, sau
đó đóng K1 rồi K2 giảm dần điện trở phụ về không. Đường đặc tính moment ứng
với các điện trở phụ khởi động RK1 và RK2 trình bày trên hình 10-1b.
Lúc khởi động n = 0 thì s = 1, muốn moment khởi động MK = Mmax thì sm = 1:
1
)XX(R
RR
s
2'
2Th
2
Th
'
K
'
2
m
(10-3a)
Do RTh R1 và XTh X1, nên ta có:
1
)XX(R
RR
s
2'
21
2
1
'
K
'
2
m
(10-3b)
Và R1 << X1 + X’2, nên: 1
XX
RR
s
'
21
'
K
'
2
m
(10-3c)
trong đó RK là điện trở khởi động qui đổi về stator, do vậy:
K
2'
K R.aR (10-4)
Với : a2 = ai . ae hệ số qui đổi thông số rotor về stator.
Từ đó xác định được điện trở khởi động ứng với mômen khởi động MK= Mmax.
Khi có điện trở khởi động RK, dòng điện trong dây quấn rotor khi khởi động
động cơ là:
2'
2Th
2'
K
'
2Th
Th
K
)XX()RRR(
U
I
(10-5)
Nhờ có điện trở RK dòng điện khởi động giảm xuống, moment khởi động tăng,
đó là ưu điểm lớn của động cơ rotor dây quấn.
Moment khởi động :
201
2'
2Th
2
K
'
2Th
'
2
2
Th
1
1
K
)XX()'RRR(
RUm
M
(10-6)
VÍ DỤ 10-1
Họ đặc tính M=f(s) của động cơ điện không đồng bộ ba pha rotor dây quấn có số
liệu: 400hp, 2300V nối Y, 60Hz, 14 cực từ trình bày trên hình VD 10-1. Đường
cong A và D cho biết giới hạn của điện trở điều chỉnh. Xác định (a) điện trở điều
chỉnh để mômen khởi động bằng mômen cực đại; (b) dòng điện rotor và mômen
khởi động của trường hợp (a); (b) bội số mômen khởi động của động cơ ở trường
hợp (a). Cho biết a=3,8 và các thông số của động cơ trên một pha như sau:
R1 = 0,403 , R’2 = 0,317 , Rfe = bỏ qua
X1 = 1,32 ; X’2 = 1,32 XM = 35,46
Bài giải
a. Điện trở điều chỉnh để mômen khởi động bằng mômen cực đại:
Điện áp và tổng trở theo Thévenin :
Điện áp pha : V09,1327
3
2300
0
3
U
U 00đm11
V63,017,1280
)46,3532,1(j403,0
46,35j9,1327
)XX(jR
jXU
U 0
M11
M1
Th
2767,1j3745,0
)46,3532,1(j403,0
46,35j)32,1j403,0(
)XX(jR
jX)jXR(
Z
M11
M11
Th
Điện trở điều chỉnh:
1
)XX(R
RR
s
2'
2Th
2
Th
'
K
'
2
m
1
)32,12767,1(3745,0
R317,0
s
2
'
K
m
R’K = 2,3067 , vậy RK = R
’
K/a
2
= 2,3067/3,8
2
= 0,1697
Dòng điện trong dây quấn rotor khi khởi động của động cơ là:
2'
2Th
2'
K
'
2Th
Th
K
)XX()RRR(
U
I
A4,268
)32,12767,1()3067,232,13745,0(
17,1280
I
22
K
202
Tốc độ góc đồng bộ :
s/rad86,53
7
602
p
f2 1
1
.
Moment khởi động :
)RR(I
m
M 'K
'
2
2'
K2
1
1
K
300% 200% 100% 0
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
Hình VD.10-1 Họ đường cong M=f(s)
M* s
A
B C D
203
m.N10528)3067,2317,0(4,268
86,53
3
M 2K
Từ hình VD 10.2, ta thấy khi Mđm thi sđm = 0,015
Moment định mức:
2'
2Th
2
đm
'
2Th
đm
'
2
2
Th
1
1
đm
)XX()s/RR(
s/RUm
M
m.N4110M
)32,12767,1()015,0/317,03745,0(
015,0/317,017,1280
86,53
3
M
đm
22
2
đm
Năng lực quá tải:
56,2
4110
10528
M
M
m
đm
K
K
10.1.2. Khởi động động cơ rotor lồng sóc
a) Khởi động trực tiếp:
Đóng cầu dao CD nối trực tiếp dây quấn
stator vào lưới điện (hình 10-2). Ưu điểm của
phương pháp này là thiết bị khởi động đơn giản;
moment khởi động MK lớn ; thời gian khởi động
tK nhỏ. Còn khuyết điểm là dòng điện khởi động
IK lớn làm ảnh hưởng đến các phụ tải khác. Vì vậy
nó chỉ được dùng cho những động cơ công suất
nhỏ và công suất của nguồn Snguồn lớn hơn nhiều
lần công suất động cơ Sđ.cơ.
b) Khởi động bằng cách giảm điện áp đặt vào dây quấn stator
Các phương pháp sau đây nhằm mục đích giảm dòng điện khởi động IK của
động cơ. Nhưng khi giảm điện áp khởi động thì moment khởi động cũng giảm
theo.
. Khởi động dùng cuộn kháng mắc nối tiếp vào mạch stator
Trên sơ đồ hình 10-3 trình bày phương pháp
khởi động dùng điện kháng ĐK (có thể dùng điện
trở RK). Khi khởi động cầu dao CD2 cắt, đóng
CD1 để nối dây quấn stator vào lưới điện thông
qua điện kháng ĐK, động cơ quay ổn định, đóng
CD2 để ngắn mạch điện kháng ĐK, nối trực tiếp
dây quấn stator vào lưới. Nhờ có điện áp rơi trên
điện kháng, điện áp trực tiếp đặt vào động cơ
giảm làm dòng điện khởi động giảm.
Gọi k là hệ số làm giảm điện áp khi khởi
động; U1 là điện áp pha của lưới điện; ZVK là
ĐC
Hình 10-2 Khởi động trực tiếp
U1
CD
ĐC
CD1
CD2
ĐK
U1
Hình 10-3 Khởi động dùng điện kháng
204
tổng trở ngắn mạch pha (tổng trở vào) của động cơ khi rotor đứng yên. Điện áp đặt
vào động cơ điện khi khởi động là:
a
U
U 1K với k > 1
Lúc đó dòng điện khởi động:
VK
1
VK
K
K
aZ
U
Z
U
I (10-7a)
Dòng điện khởi động trực tiếp.
VK
1
K1
Z
U
I (10-7b)
So sánh (10-7a) và (10-7b), ta thấy
dòng điện khởi động giảm đi k lần,
còn moment khởi động giảm a2 lần:
MK/M’K = (U1 /UK)
2
= a
2
(10-8)
VÍ DỤ 10-2
Một động cơ điện không đồng bộ ba pha rotor lồng sóc, công suất 30hp, 60Hz,
230V nối Y, 6 cực từ, 78A, 1748 vòng/phút, tổng trở pha khi rotor ngắn mạch
0,273690 . Động cơ khởi động dùng điện trở mắc nối tiếp vào mỗi dây pha.
Xác định (a) điện trở khởi động để dòng điện khởi động bằng ba lần dòng điện
định mức; (b) điện áp pha đặt lên dây quấn stator khi khởi động; (c) mômen khởi
động % của động cơ so với mômen định mức, cho biết mK = 1,5.
Bài giải
a. Tổng trở pha khi khởi động:
Z = RK + Zn = RK + 0,27369
0
= RK + 0,0978 + j0,2549
Điện áp pha của lưới khi khở động: U1 = U/ 3 = 230/ 3 = 132,79 V
Dòng điện khở động: IK = 3 x Iđm = 3 x 78 = 234 A
Mà ta có biểu thức:
22
1
2549,0)0978,0(
79,132
234
K
K
RZ
U
I
RK = 0,4093
b. Điện áp pha đặt vào động cơ khi khở động:
UK = IK x Zn = 234 x 0,273 = 63,88 V
c. Mômen khởi động tỉ lệ với bình phương điện áp nên:
205
đmđm
2
đm
2
1
K
đm88,63K
2
K
1
88,63K
đm
K
K
M%7,34M347,0
79,132
88,63
M5,1
U
U
M5,1'M
U
U
M
M5,1
'M
M
VÍ DỤ 10-3
Một động cơ điện không đồng bộ ba pha rotor lồng sóc có các số liệu định mức:
5,5kW, 50Hz, 380V nối Y, 4 cực từ, 17,8A, 1455 vòng/phút, góc của tổng trở pha
khi rotor đứng yên 690. Động cơ khởi động dùng cuộn kháng (cho rằng Rcd =0)
mắc nối tiếp vào mỗi dây pha. Xác định điện cảm L khởi động để dòng điện khởi
động bằng hai lần dòng điện định mức; (b) điện áp pha đặt lên dây quấn stator khi
khởi động, cho biết bội số dòng điện khởi động mI = 5,5.
Bài giải
a. Điện cảm khở động của động cơ:
Dòng điện khở động trực tiếp:
IK = 2 x Iđm = 5,5 x 17,8 = 97,9 A
Điện áp pha của lưới khi khở động:
U1 = U/ 3 = 380/ 3 = 220 V
Tổng trở pha của động cơ khi rotor đứng yên:
241,2
9,97
220
I
U
Z
K
1
VK
ZVK = 2,24170
0
= 0,7665 + j2,1058
Tổng trở pha lúc khởi động dùng cuộn kháng:
Z = XK + ZVK = XK + 2,24170
0
= 0,7665 + j(XK + 2,1058)
Dòng điện khở động khi dùng cuộn kháng:
IK = 2 x Iđm = 2 x 17,8 = 35,6 A
Mà ta có biểu thức:
2
K
2
1
K
)105,2X()7665,0(
4,219
6,35
Z
U
I
XK = 4,01
XK = 2fLK LK = XK/2f = 4,01/2.50 = 0,01276 H
= 12,76 mH
b. Điện áp pha đặt vào động cơ khi khở động:
UK = IK x ZVK = 35,6 x 2,241 = 79,8 V
206
. Khởi động dùng mba tự ngẫu
Trên sơ đồ hình 8-4 trình bày phương pháp khởi động dùng máy biến áp tự
ngẫu, MBA tự ngẫu nối Y với điện áp lấy ra 50, 65, 80% điện áp định mức để đưa
vào động cơ. Trước khi khởi cắt động cầu dao CD2, đóng CD3, MBA TN để ở vị
trí điện áp đặt vào động cơ khoảng 0,65Uđm, đóng CD1 để nối dây quấn stator vào
lưới điện thông qua MBA tự ngẫu, động cơ quay ổn định, cắt CD3, đóng CD2 để
nối trực tiếp dây quấn stator vào lưới.
Gọi a là hệ số biến áp của MBA tự ngẫu;
U1 là điện áp pha của lưới điện; Zn là tổng trở
pha của động cơ lúc mở máy. Điện áp đặt vào
động cơ điện khi khởi động là:
a
U
U 1K
Lúc đó dòng điện khởi động:
VK
1
VK
K
K
aZ
U
Z
U
I (10-9)
Dòng điện I1 lưới điện cung cấp cho
động cơ lúc khởi động là dòng điện sơ
cấp của MBA tự ngẫu:
VK
2
1K
1
Za
U
a
I
I (10-10)
Dòng điện khởi động trực tiếp.
VK
1
1
Z
U
I (10-11)
So sánh (10-10) và (8-11), ta thấy lúc khởi động có MBA tự ngẫu, dòng điện
lưới giảm đi a2 lần. Đây là ưu điểm so với phương pháp dùng điện kháng. Thường
phương pháp này dùng cho những động cơ công suất lớn. Điện áp đặt vào động cơ
giảm đi k lần thì mômen khởi động M’K của động cơ giảm đi:
2
2
K
1
'
K
K a
U
U
M
M
(10-12)
VÍ DỤ 10-4
Một động cơ điện không đồng bộ ba pha rotor lồng sóc, công suất 125hp, 60Hz,
460V nối Y, cos = 0,75, 6 cực từ, 1141 vòng/phút, mK = 1,25, mI = 6,737. Xác
định (a) dòng điện lưới và mômen khởi động với điện áp lưới 460V; Nếu động cơ
được khởi động bằng MBA tự ngẫu với điện áp 65% điện áp định mức, xác định
(b) dòng điện lưới và mômen khởi động của động cơ.
Bài giải
a. Động cơ khởi động trực từ lưới điện.
Mômen định mức và khởi động của động cơ:
ĐC
CD1
CD2
TN
U1
Hình 10-4 Khởi động dùng BA TN
CD3
207
Nm5,780
1141
746125
55,9
n
P
55,9M
đm
đm
đm
Nm6,9755,7804,1M25,1M đmK
Dòng điện định mức và khởi động của động cơ:
A156
75,0.460.3
746125
cos.U.3
746P
I đmđm
A1051156737,6I.737,6I đmK
b. Động cơ khởi động qua MBA từ ngẫu.
Điện áp đặt vào động cơ khi khởi động nhơ biến áp tự ngẫu:
UK = 0,65. U1 = 0,65.460 = 299 V
Do tổng trở ngắn mạch của động cơ là không đổi, nên dòng điện khởi động
tương ứng điện áp giảm là:
A15,683105165,0I65,0'I KK
Mômen khởi động tỉ lệ với bình phương điện áp nên:
Nm6,412
460
460.65,0
5,976
U
U
M'M
U
U
'M
M
22
1
K
KK
2
K
1
K
K
Tỉ số biến áp của MBA tự ngẫu:
65,0
1
U.65,0
U
U
U
a
CA
CA
HA
CA
Dòng điện lưới khi khởi động với MBA tự ngẫu;
A44415,68365,0
a
I
I CACA
. Khởi động bằng cách đổi nối Y
Áp dụng cho động cơ làm việc bình thường nối tam giác . Khi khởi động
động cơ nối hình sao Y, sau khi tốc độ quay gần ổn định chuyển về nối để làm
việc như trình bày trên hình 10-5.
Điện áp pha khi khởi động:
K
'
Kf U
3
1
U
Dòng điện khi khởi động nối hình
sao (Y):
Kf
'
KfKY I
3
1
II
Dòng điện khi khởi động trực tiếp
(nối hình tam giác):
KfK I3I
Ta có tỉ số:
CD1
U1
Hình 10-5 Khởi động đổi nối Y
CD
ĐC
208
3
3
I
I3
I
I
Kf
Kf
KY
K (10-13)
Còn moment khởi động của động cơ MK giảm đi 3 lần, tương ứng với việc
giảm của điện áp.
VÍ DỤ 10-5
Một động cơ điện không đồng bộ ba pha rotor lồng sóc, công suất 60hp, 60Hz,
460V nối Y, 1750 vòng/phút, mK = 1,4 có tổng trở khi rôto đứng yên
0,54769,10/pha. Động cơ sẽ được khởi động đổi nối Y , xác định điện áp
lưới (a) động cơ sẽ làm việc; dòng điện khởi động pha và dây (b) khi nối ; dòng
điện khởi động pha (c) khi nối Y.
Bài giải
a. Điện áp lưới động cơ sẽ làm việc:
V6,265
3
460
3
U
Ud
b. Dòng điện khởi động pha và dây khi nối :
A5,485
547,03
460
Z3
U
I
np
pK
A845,4853I3I pKdK
c. Dòng điện khởi động khi nối Y:
A3,280
547,03
6,265
Z3
U
I
np
d
pKY
d. Số lần dòng điện giảm được so với khi khởi động trực triếp
3
3,280
841
I
I
KY
dK lần
e. Mômen định mức và khởi động:
Nm244
1750
74660
55,9
n
P
55,9M
đm
đm
đm
Nm5,3412444,1M4,1M đmK
f. Mômen khởi động khi nối Y còn lại là:
Nm8,113
6,265
3/6,265
5,341
M
M
U
U
MM
U
U
M
M
2
1
2
1
2
12
2
2
1
2
1
209
10.2. ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ
Người ta đã nghiên cứu nhiều về việc điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng
bộ, nhưng nhìn chung thì các phương pháp này đều có những ưu nhược điểm của
nó và chưa giải quyết được toàn bộ vấn đề như phạm vi điều chỉnh, năng lượng
tiêu thụ, độ trơn khi điều chỉnh, thiết bị sử dụng. Mặc dầu việc điều chỉnh tốc độ
động cơ điện không đồng bộ còn một số khó khăn nhất định, nhưng trong những
trường hợp cụ thể nào đó thì dùng phương pháp điều chỉnh tốc độ thích hợp có thể
thỏa mãn được yêu cầu.
Tốc độ của động cơ điện không đồng bộ được cho bởi công thức:
)s1(
p
f60
)s1(nn 11 vg/ph (10-14)
Nhìn vào biểu thức trên ta thấy: động cơ điện không đồng bộ rotor lồng sóc có
thể điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi tần số dòng điện stator, đổi nối
dây quấn stator để thay đổi số đôi cực từ p của từ trường hoặc thay đổi điện áp đặt
vào dây quấn stator để thay đổi hệ số trược s. Tất cả các phương pháp điều chỉnh
đó đều thực hiện ở phía stator. Đối với động cơ điện không đồng bộ rotor dây quấn
thường điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở mạch rotor để thay đổi hệ số
trược s, việc điều chỉnh được thực hiện ở phía rotor.
8.2.1. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi số đôi cực từ:
Số cực của từ trường quay stator tùy thuộc vào cách đấu dây quấn stator.
Bằng cách đấu lại dây quấn, một động cơ hai cực (p = 1) có thể thành bốn cực (p =
2). Động cơ không đồng bộ có cấu tạo dây quấn để thay đổi số đôi cực từ được gọi
là động cơ nhiều cấp tốc độ. Phương pháp này chỉ dùng cho loại động cơ rotor
lồng sóc.
Trên hình 10-6 trình bày hai đặc tính M1(n) và M2(n) ứng với hai tốc đồng bộ
n11 và n12.
Theo công thức (10-14) và (9.53), ta có:
n11 = 2n12 và M2max = 2M1max. (10-15)
n1
2
n1
1
n
M
M1ma
x
M2max
p = 2
p = 1
0
Hình 10-6. Đặc tính cơ ĐK có hai cực
đấu nối dây quấn thành bốn cực
f=fđm
f>fđm
f<fđm
M
n
0 nm
Hình 10-7 Đặc tính cơ khi f thay đổi (U/f=Cte)
210
8.2.2. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi tần số nguồn điện
Điều chỉnh điện áp stator theo tần số có sơ đồ khối như hình 10-8a. Với điều
kiện năng lực quá tải không đổi, có thể tìm ra được quan hệ giữa điện áp U1, tần số
f1 và mômen M. Trong công thức (9-53) về mômen cực đại, khi bỏ qua điện trở R1
và UTh = U1 thì moment cực đại có thể viết thành :
2
1
1
2
1
2
1
max
f
U
f
U
CM
(10-16)
Trong đó C là một hệ số.
Giả thiết U’1 và M’ là điện áp và moment lúc tần số f1’, căn cứ vào điều kiện
năng lực quá tải không đổi, ta có :
M
M
M
M maxmax
'
'
hay
2
1
2
1
2
1
2
1
'
'
max
max''
fU
fU
M
M
M
M
Do đó ta có:
M
M
f
f
U
U ''
'
1
1
1
1
Trong thực tế ứng dụng, thường yêu cầu moment không đổi, nên ta có :
1
1
1
1
f
f
U
U ''
hay const
f
U
1
1 (10-17)
Hình 10-8 Điều chỉnh tốc độ bằng cách
thay đổi tần số nguồn điện
a) Sơ đồ khối;
b) Đặc tính cơ U1/f
(a)
Rectifier
(ac- dc)
Invertor
(dc - ac)
IM
U control f control
3
fđm
MC
0
(b) n
M
P không đổi
M không đổi
211
Trường hợp yêu cầu công suất Pcơ không đổi, nghĩa là mômen tỉ lệ nghịch
với tần số, ta có :
'
'
1
1
1
1
f
f
M
M
;
Thế vào trên ta được :
1
1
1
1
f
f
U
U ''
(10-18)
Tóm lại, khi thay đổi tần số f1, ta phải đồng thời thay đổi điện áp U1 đưa vào
động cơ. Trường hợp U1/f = C
te, có đặc tính cơ như hình 10-7, cách điều chỉnh này
có các đặc tính thích hợp với loại tải cần M=Cte khi vận tốc thay đổi. Trên hinh 10-
10b, khi f fđm
mà U/f không đổi thì khi U > Uđm bộ nghịch lưu không thể cấp giá trị điện áp này,
nên U/f ở vùng này được phép giảm và moment động cơ giảm theo tốc độ. Vùng
điều khiển này là vùng có công suất Pcơ không đổi.
8.2.3. Điều chỉnh tốc độ bằng cách điều chỉnh điện trở rotor
UC R
Id
Rcơ
IM
3
(c)
Hình 10-9 Điều chỉnh tốc độ động cơ rotor DQ dùng điện trở
a) Sơ đồ điều chỉnh; b) Đặc tính; c. Sơ đồ mạch hở; d. Sơ đồ mạch kín
IM UC R
Id
3
Rcơ
Tach
n
Id n*
(d)
CD1
U1
Rp2
(a)
IM
r2+
rp2+rp1
R2+
rp1
R2
M
s
1 0
(b)
s4 s5 s2 s3 s1
212
Thay đổi điện trở dây quấn rôto, bằng cách mắc thêm biến trở ba pha vào mạch
rotor để điều chỉnh tốc độ động cơ rotor dây quấn như trên hình 10-9a.
Do biến trở điều chỉnh phải làm việc lâu dài nên có kích thước lớn hơn biến trở
khởi động. Họ đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ rotor dây quấn khi dùng
biến trở điều chỉnh tốc độ trình bày trên hình 10-9b. Khi tăng điện trở, tốc độ quay
của động cơ giảm. Phương pháp này gây tổn hao trong biến trở nên làm hiệu suất
động cơ giảm. Tuy vậy, đây là phương pháp khá đơn giản, tốc độ được điều chỉnh
liên tục trong phạm vi tương đối rộng nên được dùng nhiều trong các động cơ
công suất cở trung bình. Phương pháp nầy chỉ thực hiện khi máy mang tải, còn khi
máy không tải thay đổi biến trở, tốc độ động cơ gần như không đổi. Do tổ hao nên
ta thay biến trở bằng bộ đóng cắt như trình bày trên hình 10-9c (mạch hở), và có
phản hồi hình 10-9d (mạch kín).
Tần số đóng cắt và điện trở tương đương của mạch :
T
1
tt
1
f
21
; (10-19)
1
1
1
21
1
1C R
T
t
R
tt
t
RR (10-20)
VÍ DỤ 10-6
Họ đặc tính M=f(s) của động cơ điện không đồng bộ ba pha rotor dây quấn có số
liệu: 400hp, 2300V nối Y, 60Hz, 14 cực từ trình bày trên hình VD 10-1. Đường
cong A và D cho biết giới hạn của điện trở điều chỉnh. Xác định (a) dãy tốc độ
biến thiên của rotor khi thay đổi điện trở điều chỉnh khi tải trên đầu trục bằng định
mức không đổi; (b) điện trở điều chỉnh để đạt được 260% mômen định mức khi
khởi động. Cho biết a=3,8 và các thông số trên một pha như sau:
R1 = 0,74 , R’2 = 0,647 , Rfe = bỏ qua
X1 = 1,33 ; X’2 = 2,01 XM = 77,6
Bài giải
a. Dãy tốc độ biến thiên của rotor
Tốc độ vòng đồng bộ :
3,514
7
6060
p
f60
n 11
vòng/phút
Từ sự giao nhau của đường cong M=f(s) với tải định mức trên hình VD 10-1, ta
tì