1 aỷi Hoỹc aỡ Nụng - Trổồỡng aỷi hoỹc Baùch Khoa Khoa ióỷn - Nhoùm Chuyón mọn ióỷn Cọng Nghióỷp Giaùo trỗnh MAẽY IN 1 Bión soaỷn: Buỡi Tỏỳn Lồỹi Chổồng 15 KHI ĩNG VAè IệU CHẩNH TC ĩ ĩNG C IN KHNG ệNG Bĩ 14.1. KHI ĩNG ĩNG C KHNG ệNG Bĩ Phổồng trỗnh cỏn bũng mọmen trong quaù trỗnh khồới õọỹng: dt d JMM c = trong õoù: M : Mọmen õióỷn tổỡ cuớa õọỹng cồ õióỷn: f 1 (). M C : Mọmen caớn cuớa taới: f 2 (). J : Mọmen quaùn tờnh. Ta thỏỳy: + Tng tọỳc õọỹ thuỏỷn lồỹi khi d/dt > 0 M > M C + (M - M C ) caỡng lồùn thỗ tọỳc õọỹ tng caỡng nhanh. + Maùy coù quaùn tờnh lồùn thỗ thồỡi gian khồới õọỹng t k lỏu. Doỡng õióỷn khồới õọỹng I k : khi khồới õọỹng = 0 , s = 1 nón : 2 211 2 211 1 )xCx()rCr( U I '' k +++ = Thổồỡng thỗ : I k = (4ữ7)I õm ổùng vồùi U õm . Mọmen khồới õọỹng M k : 2 211 2 211 2 2 1 1 1 )xCx()rCr( rUm M '' ' k +++ ì = Yóu cỏửu khi khồới õọỹng õọỹng cồ : Mọmen M k phaới lồùn õóứ thờch ổùng vồùi õỷc tờnh taới. Doỡng I k caỡng nhoớ caỡng tọỳt õóứ khọng aớnh hổồớng õóỳn caùc phuỷ taới khaùc. Thồỡi gian t k cỏửn nhanh õóứ maùy coù thóứ laỡm vióỷc õổồỹc ngay. Thióỳt bở khồới õọỹng õồn giaớn, reớ tióửn, tin cỏỷy vaỡ ờt tọỳn nng lổồỹng. Nhổợng yóu cỏửu trón laỡ traùi ngổồỹc nhau, vỗ thóỳ tuỡy theo yóu cỏửu sổớ duỷng vaỡ cọng suỏỳt cuớa lổồùi õióỷn maỡ ta choỹn phổồng phaùp khồới õọỹng thờch hồỹp. 2 14.1.1. Khồới õọỹng trổỷc tióỳp Trón hỗnh 14.1 laỡ sồ õọử nọỳi dỏy khồới õọỹng trổỷc tióỳp õọỹng cồ khọng õọửng bọỹ. oùng cỏửu dao CD nọỳi trổỷc tióỳp dỏy quỏỳn stato vaỡo lổồùi, õọỹng cồ quay. ặu õióứm cuớa phổồng phaùp naỡy: + Thióỳt bở khồới õọỹng õồn giaớn. + Mọmen khồới õọỹng M k lồùn, C CD Hỗnh 16-1 Khồới õọỹn g trổỷc tióỳp U 1 + Thồỡi gian khồới õọỹng t k nhoớ. Khuyóỳt õióứm cuớa phổồng phaùp naỡy laỡ doỡng õióỷn khồới õọỹng I k lồùn laỡm aớnh hổồớng õóỳn caùc phuỷ taới khaùc. Do vỏỷy phổồng phaùp nỏửy duỡng cho nhổợng õọỹng cồ cọng suỏỳt nhoớ vaỡ cọng suỏỳt cuớa nguọửn lồùn hồn nhióửu lỏửn cọng suỏỳt õọỹng cồ. 14.1.2. Khồới õọỹng bũng caùch giaớm õióỷn aùp õỷt vaỡo dỏy quỏỳn stato Caùc phổồng phaùp sau õỏy nhũm muỷc õờch giaớm doỡng õióỷn khồới õọỹng I k . Nhổng khi giaớm õióỷn aùp khồới õọỹng thỗ mọmen khồới õọỹng cuợng giaớm theo. 1. Khồới õọỹng duỡng cuọỹn khaùng mừc nọỳi tióỳp vaỡo maỷch stato: Trón hỗnh 14.2 laỡ sồ õọử nọỳi dỏy khồới õọỹng õọỹng cồ khọng õọửng bọ duỡng cuọỹn khaùng CKỹ. Khi khồới õọỹng : CD2 cừt, õoùng CD1 õóứ nọỳi dỏy quỏỳn stato vaỡo lổồùi õióỷn thọng qua CK, õọỹng cồ quay ọứn õởnh, õoùng CD2 õóứ ngừn maỷch õióỷn khaùng, nọỳi trổỷc tióỳp dỏy quỏỳn stato vaỡo lổồùi. C CD1 CD2 C K U 1 Hỗnh 14. 2 Khồới õọỹn g duỡn g õióỷn ióỷn aùp õỷt vaỡo dỏy quỏỳn stato kõ: U k = kU 1 (k < 1) oỡng õióỷn khồới õọỹng: I k = kI k Vồùi I k : doỡng khồới õọỹng trổỷc tióỳp vồùi U 1 . Mọmen khồới õọỹng: M k = k 2 M k . 2. Khồới õọỹng duỡng mba tổỷ ngỏựu: Trón hỗnh 14.3 laỡ sồ õọử nọỳi dỏy khồới õọỹng õọỹng cồ khọng õọửng bọỹ duỡng maùy bióỳn aùp tổỷ ngỏựu (MBA TN). Trổồùc khi khồới õọỹng : cừt CD2, õoùng CD3, MBA TN õóứ ồớ vở trờ õióỷn aùp õỷt vaỡo õọỹng cồ khoaớng (0.6ữ0,8)U õm , õoùng CD1 õóứ nọỳi dỏy 3 quỏỳn stato vaỡo lổồùi õióỷn thọng qua MBA TN, õọỹng cồ quay ọứn õởnh, cừt CD3, õoỳng CD2 õóứ ngừn maỷch MBA TN, nọỳi trổỷc tióỳp dỏy quỏỳn stato vaỡo lổồùi. Khi khồới õọỹng, õọỹng cồ õổồỹc cỏỳp õióỷn: U k = k T U 1 (k < 1) Luùc õoù doỡng õióỷn khồới õọỹng: I k = k T I k vồùi I k : doỡng khồới õọỹng trổỷc tióỳp. Doỡng õióỷn MBATN nhỏỷn tổỡ lổồùi õióỷn: I 1 = k T I k = k 2 T I k Mọmen khồới õọỹng: M k = k 2 T M k . U 1 3. Khồới õọỹng bũng caùch õọứi nọỳi Y : Trón hỗnh 14.4 laỡ sồ õọử nọỳi dỏy khồới õọỹng bũng caùch õọứi nọỳi sao Y sang õọỹng cồ khọng õọửng bọỹ. Phổồng phaùp naỡy chố duỡng cho õọỹng cồ luùc maùy laỡm vióỷc bỗnh thổồỡng nọỳi , khi khồới õọỹng nọỳi Y, sau khi tọỳc õọỹ quay gỏửn ọứn õởnh chuyóứn vóử nọỳi õóứ laỡm vióỷc. ióỷn aùp pha khi khồới õọỹng: k ' kf UU 3 1 = Doỡng õióỷn khi khồới õọỹng nọỳi Y: kf ' kfkY III 3 1 == Doỡng õióỷn khi khồới õọỹng trổỷc tióỳp: kfk II 3= Ta coù: 3 3 3 == kf kf kY k I I I I Mọmen khồới õọỹng M k giaớm õi 3 lỏửn. 14.1.3. Khồới õọỹng bũng caùch thóm R p vaỡo maỷch rọto dỏy quỏỳn: Phổồng phaùp nỏửy chố duỡng cho nhổợng õọỹng cồ rọto dỏy quỏỳn vỗ õỷc õióứm cuớa loaỷi õọỹng cồ naỡy laỡ coù thóứ thóm õióỷn trồớ phuỷ vaỡo maỷch rọto. Khi õióỷn trồớ rọto thay Hỗnh 14.3 Khồới õọỹng duỡng MBA TN C CD1 CD2 TN CD3 CD1 CD2 U 1 Hỗnh 14. 4 Khồới õọỹng õọứi nọỳi Y C Y 4 õọứi thỗ õỷc tờnh M = f(s) cuợng thay õọứi theo. Khi õióửu chốnh õióỷn trồớ maỷch rọto thờch õaùng thỗ M k = M max (õổồỡng 3). Sau khi rọto quay õóứ giổợ mọỹt mọmen õióỷn tổỡ nhỏỳt õởnh trong quaù trỗnh khồới õọỹng ta cừt dỏửn õióỷn trồớ nọỳi thóm vaỡo maỷch rọto laỡm cho quaù trỗnh tng tọỳc õọỹng cồ tổỡ õỷc tờnh nỏửy sang õỷc tờnh khaùc vaỡ sau khi cừt toaỡn bọỹ õióỷn trồớ thỗ seợ tng tọỳc õóỳn õióứm laỡm vióỷc cuớa õỷc tờnh cồ tổỷ nhión. Hỗnh 14. 5 Khồới õọỹng õọỹng cồ rọto dỏy quỏỳn. a) Sồ õọửkhồới õọỹng; b) ỷc tờnh khồới õọỹng r 2 + r p2 + r p1 r 2 + r p2 r 2 M s 1 0 (b) CD1 U 1 r p1 K 2 K 1 r p2 C (a) 3 ặu õióứm cuớa phổồng phaùp nỏửy laỡ M k lồùn coỡn doỡng õióỷn khồới õọỹng I K nhoớ. Nhổồỹc õióứm cuớa phổồng phaùp nỏửy laỡ õọỹng cồ rọto dỏy quỏỳn chóỳ taỷo phổùc taỷp hồn rọto lọửng soùc nón giaù thaỡnh õừt hồn, baớo quaớn khoù khn hồn vaỡ hióỷu suỏỳt cuợng thỏỳp hồn. 14.2. IệU CHẩNH TC ĩ ĩNG C KHNG ệNG Bĩ Trổồùc õỏy, nóỳu coù yóu cỏửu õióửu chốnh tọỳc õọỹ cao thổồỡng duỡng õọỹng cồ õióỷn mọỹt chióửu. Nhổng ngaỡy nay nhồỡ kyợ thuỏỷt õióỷn tổớ phaùt trióựn nón vióỷc õióửu chốnh tọỳc õọỹ õọỹng cồ khọng õọửng bọỹ khọng gỷp khoù khn mỏỳy vồùi yóu cỏửu phaỷm vi õióửu chốnh, õọỹ bũng phúng khi õióửu chốnh vaỡ nng lổồỹng tióu thuỷ. Ta thỏỳy caùc phổồng phaùp õióửu chốnh chuớ yóỳu coù thóứ thổỷc hióỷn : + Trón stato : Thay õọứi õióỷn aùp U õổa vaỡo dỏy quỏỳn stato, thay õọứi sọỳ õọi cổỷc tổỡ p dỏy quỏỳn stato vaỡ thay õọứi tỏửn sọỳ f nguọửn õióỷn. + Trón rọto : Thay õọứi õióỷn trồớ rọto, nọỳi cỏỳp hoỷc õổa sõõ phuỷ vaỡo rọto. 14.2.1. ióửu chốnh tọỳc õọỹ bũng caùch thay õọứi õióỷn aùp Ta õaợ bióỳt, hóỷ sọỳ trổồỹt tồùi haỷn s m khọng phuỷ thuọỹc vaỡo õióỷn aùp. Theo (14.40) vaỡ (14.43), nóỳu r 2 khọng õọứi thỗ khi giaớm õióỷn aùp nguọửn U 1 , hóỷ sọỳ trổồỹt tồùi haỷn s m seợ khọng õọứi coỡn M max giaớm tố lóỷ vồùi . Vỏỷy hoỹ õỷc tờnh thay õọứi nhổ hỗnh (14.7) laỡm cho tọỳc õọỹ thay õọứi theo. Phổồng phaùp nỏửy chố thổỷc hióỷn khi maùy mang taới, coỡn khi maùy khọng taới giaớm õióỷn aùp nguọửn, tọỳc õọỹ gỏửn nhổ khọng õọứi. 2 1 U 5 Hỗnh 14.6 ióửu chốnh tọỳc õọỹ bũng caùch thay õọứi õióỷn aùp nguọửn õióỷn a) Sồ õọử maỷch õọỹng lổỷc; b) ỷc tờnh cồ vồùi caùc U khaùc nhau U 1 U 2 U 3 < < M C M n n m 0 (b)(a) C A B C 14.2.2. ióửu chốnh tọỳc õọỹ bũng caùch thay õọứi tỏửn sọỳ Vồùi õióửu kióỷn nng lổỷc quaù taới khọng õọứi, coù thóứ tỗm ra õổồỹc quan hóỷ giổợa õióỷn aùp U 1 , tỏửn sọỳ f 1 vaỡ mọmen M. Trong cọng thổùc vóử mọmen cổỷc õaỷi, khi boớ qua õióỷn trồớ r 1 thỗ mọmen cổỷc õaỷi coù thóứ vióỳt thaỡnh : 2 1 2 1 f U CM = max ; Trong õoù C laỡ mọỹt hóỷ sọỳ. n M f giaớm M C 0 ( b ) ( a ) Hỗnh 14.7. ióửu chốnh tọỳc õọỹ bũng caùch thay õọứi tỏửn sọỳ nguọửn õióỷn a) Sồ õọử khọỳi; b) ỷc tờnh cồ U 1 /f khọng õọứi Rectifier (ac- dc) Invertor (dc - ac) IM V control f control 3 Giaớ thióỳt U 1 vaỡ M laỡ õióỷn aùp vaỡ mọmen luùc tỏửn sọỳ f 1 , cn cổù vaỡo õióửu kióỷn nng lổỷc quaù taới khọng õọứi, ta coù : 6 M M M M maxmax ' ' = hay 2 1 2 1 2 1 2 1 ' ' max max ' ' fU fU M M M M == Do õoù ta coù: M M f f U U ' ' ' 1 1 1 1 = Trong thổỷc tóỳ ổùng duỷng, thổồỡng yóu cỏửu mọmen khọng õọứi, nón ta coù : 1 1 1 1 f f U U ' ' = hay const f U = 1 1 Trổồỡng hồỹp yóu cỏửu cọng suỏỳt P cồ khọng õọứi, nghộa laỡ mọmen tố lóỷ nghởch vồùi tỏửn sọỳ, ta coù : ' ' 1 1 1 1 f f M M = ; Thóỳ vaỡo trón ta õổồỹc : 1 1 1 1 f f U U ' ' = Toùm laỷi, khi thay õọứi tỏửn sọỳ f 1 , ta phaới õọửng thồỡi thay õọứi U 1 õổa vaỡo õọỹng cồ. Trổồỡng hồỹp U 1 /f = C te vaỡ tỏửn sọỳ giaớm coù õỷc tờnh cồ nhổ hỗnh 14.7b, caùch õióửu chốnh naỡy coù caùc õỷc tờnh thờch hồỹp vồùi loaỷi taới cỏửn M C = C te khi vỏỷn tọỳc thay õọứi. 14.2.3. ióửu chốnh tọỳc õọỹ bũng caùch õióửu chốnh õióỷn trồớ rọto Thay õọứi õióỷn trồớ dỏy quỏỳn rọto, bũng caùch mừc thóm bióỳn trồớ ba pha vaỡo maỷch rọto cuớa õọỹng cồ rọto dỏy quỏỳn nhổ hỗnh 14.15a. Do bióỳn trồớ õióửu chốnh phaới laỡm vióỷc lỏu daỡi nón coù kờch thổồùc lồùn hồn bióỳn trồớ khồới õọỹng. Hoỹ õỷc tờnh cồ cuớa K rọto dỏy quỏỳn khi duỡng bióỳn trồớ õióửu chốnh tọỳc õọỹ trón hỗnh 14.15b. Khi tng õióỷn trồớ, tọỳc õọỹ quay cuớa õọỹng cồ giaớm. Tỏửn sọỳ õoùng cừt vaỡ õióỷn trồớ tổồng õổồng cuớa maỷch BX : T 1 tt 1 f 21 = + = ; == + = 1 1 1 21 1 1C R T t R tt t RR Phổồng phaùp nỏửy gỏy tọứn hao trong bióỳn trồớ nón laỡm hióỷu suỏỳt õọỹng cồ giaớm. Tuy vỏỷy, õỏy laỡ phổồng phaùp khaù õồn giaớn, tọỳc õọỹ õổồỹc õióửu chốnh lión tuỷc trong phaỷm vi tổồng õọỳi rọỹng nón õổồỹc duỡng nhióửu trong caùc õọỹng cồ cọng suỏỳt cồớ trung bỗnh. 7 r 2 + r p2 + r p1 r 2 + r p1 r 2 M s 1 0 (b) s 4 s 5 s 2 s 3 s 1 CD1 U 1 r p (a) IM U C R I d + R cồ IM 3 (c) Hỗnh 14.8 ióửu chốnh tọỳc õọỹ õọỹng cồ rọto dỏy quỏỳn duỡng õióỷn trồớ a) Sồ õọử õióửu chốnh; b) ỷc tờnh; c. Sồ õọử maỷch hồớ; d. Sồ õọử maỷch kờn IM U C R I d 3 + R cồ Tac h n I d n * + + (d) 14.2.4. ióửu chốnh tọỳc õọỹ bũng caùch nọỳi cỏỳp traớ nng lổồỹng vóử nguọửn Nng lổồỹng trổồỹt tỏửn sọỳ f 2 = sf 1 leợ ra tióu hao trón õióỷn trồớ phuỷ õổồỹc chốnh lổu thaỡnh nng lổồỹng mọỹt chióửu (hỗnh 15.9), sau õoù qua bọỹ nghởch lổu õổồỹc bióỳn õọứi thaỡnh nng lổồỹng xoay chióửu tỏửn sọỳ f traớ vóử nguọửn. Quan hóỷ giổợa hóỷ sọỳ trổồỹt s vaỡ goùc mồớ cuớa thyristor : ióỷn aùp ra cuớa chốnh lổu cỏửu ba pha : UKs,U DC 351 = ióỷn aùp ra cuớa nghởch cỏửu : = cosUK,U BN 351 Vồùi 11 22 dq dq D kW kW K = ; sK D U: õióỷn aùp ra cuớa rọto; K B : tố sọỳ bióỳn aùp 8 CD1 U Vỏỷy, tổỡ caùc cọng thổùc trón ta coù: = cos K K s D B vồùi 90 0 < < 180 0 nón cos < 0 ] R R^ BA U CL C U NL Bọ ỹ CL Bọ ỹ NL (a) Hỗnh 14.9 ióửu chốnh tọỳc õọỹ C bũn g caùch traớ nn g lổồỹn g vóử n g uọửn a. Sồ õọử maỷch hồớ; b. Sồ õọử maỷch kờn IM U CL I d 3 + Tac h n I d n * + + U NL + (b) 1 Âải Hc  Nàơng - Trỉåìng Âải hc Bạch Khoa Khoa Âiãûn - Nhọm Chun män Âiãûn Cäng Nghiãûp Giạo trçnh MẠY ÂIÃÛN 1 Biãn soản: Bi Táún Låüi Chỉång 15 ÂÄÜNG CÅ ÂIÃÛN KHÄNG ÂÄƯNG BÄÜ ỈÏNG DỦNG HIÃÛU ỈÏNG MÀÛT NGOI 15.1. ÂẢI CỈÅNG Ta mong mún âäüng cå khäng âäưng bäü (ÂK) cọ : - Khi khåíi âäüng thç mämen khåíi âäüng M K låïn v dng khåíi âäüng I K nh. - Lục lm viãûc bçnh thỉåìng thç hiãûu sút ca âäüng cå η cao. Våïi cạc u cáưu trãn thç âäüng cå khäng âäưng räto dáy qún v räto läưng sọc, loải no âạp ỉïng âỉåüc ?. • ÂK räto dáy qún : Thỉûc hiãûn âỉåüc cạc u cáưu trãn dãù dng. • ÂK räto läưng sọc : phi nháûn xẹt thãm. Nháûn xẹt ỉu khuút âiãøm ca âäüng cå khäng âäưng bäü räto läưng sọc rnh thỉåìng : + Ỉu âiãøm : - Chãú tảo âån gin - Lm viãûc chàõc chàõn - Âàûc tênh lm viãûc täút + Khuút âiãøm : - Dng khåíi âäüng I K låïn - Mämen khåíi âäüng M K nh Nãúu dng váût liãûu âãø chãú tảo R 2 låïn thç M K låïn v η gim. Âãø khàõc phủc : • Chãú tảo âäüng cå khäng âäưng bäü räto läưng sọc rnh sáu v • Chãú tảo âäüng cå khäng âäưng bäü räto 2 läưng sọc. 2 15.2. ĩNG C RTO RAẻNH SU ọỹng cồ khọng õọửng bọỹ rọto lọửng soùc raợnh sỏu lồỹi duỷng hióỷn tổồỹng tổỡ thọng taớn trong raợnh rọto gỏy nón hióỷn tổồỹng hióỷu ổùng mỷt ngoaỡi khi khồới õọỹng laỡm õióỷn trồớ rọto R 2 tng lón õóứ caới thióỷn õỷc tờnh khồới õọỹng. 15.2.1. Cỏỳu taỷo raợnh rọto Hỗnh 15.2 ỷc tờnh cồ khi khồới õọỹng b h Hỗnh 15.1 Sổỷ phỏn bọỳ tổỡ thọng taớn vaỡ mỏỷt õọỹ doỡng õióỷn ồớ rọto khi khồới õọỹng x J s õm s =1 M s 0 1 2 3 s õm 1 Thổồỡng chióửu cao cuớa raợnh rọto (hỗnh 15.1) h = 40ữ60 mm vaỡ tố sọỳ h/b =10 ữ 12 lỏửn thỗ õióỷn trồớ rọto tng 3ữ4 lỏửn khi khồới õọỹng. Vồùi R 2(1) laỡ õióỷn trồớ khi s = s õm , doỡng õióỷn phỏn bọỳ õóửu (õổồỡng 1); R 2(2) laỡ õióỷn trồớ khi s = 1, doỡng tỏỷp trung trón mióỷng raợnh (õổồỡng 2). Coỡn õổồỡng 3 laỡ õổồỡng bióứu dióựn õỷc tờnh cồ thổỷc tóỳ cuớa õọỹng cồ rọto raợnh sỏu khi hóỷ sọỳ trổồỹc s thay õọứi tổỡ 1ữ s õm , khi õoù õióỷn trồớ R 2(2) giaớm õỏửn vóử R 2(1) . 15.2.2. Nguyón lyù laỡm vióỷc + Khi khồới õọỹng : tọỳc õọỹ rọto n = 0, hóỷ sọỳ trổồỹt s = 1 vaỡ f 2 = sf 1 = f 1 , tổỡ thọng taớn taỷi thồỡi õióứm nỏửy tỏỷp trung ồớ õaùy raợnh (hỗnh 15.1), caỡng lón trón mióỷng raợnh tổỡ thọng caỡng ờt õi do õoù õióỷn khaùng taớn ồớ õaùy raợnh lồùn, vaỡ phờa mióỷng raợnh nhoớ vỗ vỏỷy doỡng õióỷn tỏỷp trung lón phờa trón mióỷng raợnh. Kóỳt quaớ cuớa vióỷc tỏỷp trung doỡng õióỷn lón phờa trón mióỷng raợnh õổồỹc coi nhổ tióỳt dióỷn cuớa dỏy dỏựn bở nhoớ õi õióỷn trồớ rọto tng lón laỡm M K tng lón. + Khi tọỳc õọỹ tng lón : luùc nỏửy f 2 giaớm, hióỷu ổùng mỷt ngoaỡi giaớm õi vaỡ doỡng õióỷn dỏửn dỏửn phỏn bọỳ õóửu laỷi vaỡ R 2 õổồỹc coi nhổ nhoớ laỷi vaỡ khi maùy laỡm vióỷc bỗnh thổồỡng f 2 = (2 ữ 3) Hz , hióỷu ổùng mỷt ngoaỡi luùc nỏửy hỏửu nhổ khọng coù, õỷc tờnh laỡm vióỷc giọỳng nhổ õọỹng cồ bỗnh thổồỡng.