Ths. Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Ths. Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động
Đ 2.4. ĐặC TíNH CƠ CủA động cơ không đồng bộ (ĐK)
2.4.1. Các giả thiết, sơ đồ thay thế, đặc tính cơ của động cơ ĐK:
2.4.1.1. Các giả thiết:

Tuy nhiên, việc điều chỉnh tốc độ và khống chế các quá trình
quá độ khó khăn hơn, các động cơ ĐK lồng sóc có các chỉ 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 của động cơ là đối xứng.
+ Các thông số của mạch không thay đổi nghĩa là không phụ
thuộc nhiệt độ, tần số, mạch từ không bảo hoà nên điện trở, điện
kháng, không thay đổi.
+ Tổng dẫn của mạch vòng từ hoá không thay đổi, dòng từ hoá
không phụ thuộc tải mà chỉ phụ thuộc điện áp đặt vào stato.
+ Bỏ qua các tổn thất ma sát, tổn thất trong lõi thép.
+ Điện áp lới hoàn toàn sin và đối xứng.
Trang 56
2.4.1.2. Sơ đồ thay thế:


g
rộn
g
rãi
tron

g
thực tế. Ưu điểm
nỗi bật của nó là: cấu tạo
đơn

g
iản, làm việc tin
cậ

y
, vốn đầu t ít,
g
iá
thành hạ, trọn
g
lợn
g
,
kích thớc nhỏ hơn khi
cùn

g
côn

quy đổi về stato (A).
X
1
, X
à
, X

2
là điện kháng stato, mạch từ, rôto đã quy đổi về stato ().
R
1
, R
à
, R

2
là điện trở stato, mạch từ, rôto đã quy đổi về stato ().
R

2f
là điện trở phụ (nếu có) ở mỗi pha rôto đã quy đổi về stato ().
s là hệ số trợt của động cơ:

0
0
1
1
s



p là số đôi cực của động cơ,
2.4.1.3. Biểu đồ năng lợng của ĐK:
Với các giả thiết ở trên, ta có biểu đồ năng lợng của động cơ
ĐK 3 pha nh hình 2-24:
Trang 57
ĐK
ls
H
ình 2-21:
Động cơ không đồng bộ lồng s
(ĐK
óc
ls
) và dây quấn (ĐK
dq
)

~ ~
I
à
R

2f
/s
R
à
H
ình 2-23: Sơ đồ thay thế ĐK
dq
R

2.4.1.4. Phơng trình và đặc tính cơ ĐK:
Từ sơ đồ thay thế hình 2-23, ta tính đợc dòng stato:

















+








+ R

2f
là điện trở tổng mạch rôto.
X
nm
= X
1
+ X

2
là điện kháng ngắn mạch.
Từ phơng trình đặc tính dòng stato (2-60) ta thấy:
Trang 58
Khi = 0, s = 1, ta có: I
1
= I
1nm
- dòng ngắn mạch của stato.
Khi =
0
, s = 0, ta có:
à
àà
=






'
=
+






+

(2-61)
Phơng trình (2-61) là quan hệ giữa dòng rôto I

2
với hệ số trợt
s hay giữa I

2
với tốc độ , nên gọi là đặc tính điện-cơ của động cơ
ĐK, (hình 2-25). Qua (2-61) ta thấy:
Khi =
0
, s = 0, ta có: I

2
= 0.
Khi = 0, s = 1, ta có:
I
U

Trang 59
P
1
= 3U
1f
I
1
cos
P
1 2
P
2
= P
trục
= P
cơ

P
2
= P
Cu2

P
1
= P
Cu1
H
ình 2-24: Biểu đồ năng lợng của động cơ ĐK
dq


là mômen điện từ của động cơ, nếu bỏ qua các tổn thất phụ:
M
đt
= M
cơ
= M (2-63)
Và: P
12
= P
cơ
+ P
2
(2-64)
Trong đó: P
cơ
= M. là công suất cơ trên trục động cơ.
P
2
= 3I
2
2
.R

2

là tổn hao công suất đồng trong rôto.
Do đó: M.
0
= M(
0







+








3
1
2
2
01
2
2
2



'

(2-66)
Phơng trình (2-66) là phơng trình đặc tính cơ của ĐK. Nếu

=
+
1
2
01 1
22
2 .
(2-68)
Trang 60
Trong các biểu thức trên, dấu (+) ứng với trạng thái động cơ,
còn dấu (-) ứng với trạng thái máy phát, (M
thĐ
> M
thF
).
Phơng trình đặc tính cơ của ĐK có thể biểu diễn theo closs:
M
Mas
s
s
s
s
as
th th
th
th
th
=
+
++

s
s
th
th
th
=
+
2
(2-70)
Lúc này:
nm0
2
f1
th
nm
'
2
th
X2
U3
M ;
X
R
s



(2-71)
M
c
()
(1)
(2)
(đoạn khởi động)
b)
Ths. Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Ths. Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động
+ Trong nhiều trờng hợp cho phép ta sử dụng những đặc tính
gần đúng bằng cách truyến tính hoá đạc tính cơ trong đoạn làm việc.
Ví dụ ở vùng độ trợt nhỏ s < 0,4s
th
thì ta xem s/s
th
0 và ta có:

M
M
s
s
th
th
=
2
(2-72)
Có thể tuyến tính hóa đoạn đặc tính cơ làm việc qua 2 điểm:
điểm đồng bộ (không tải lý tởng) và điểm định mức:

M
M

dM

=

=

= (2-75)
Và:
m0
m
*
s
1
/d
M/dM
=

= (2-76)
+ Đối với đoạn đặc tính có s >> s
th
thì coi s
th
/s 0 và ta có:

M
Ms
s
th th
=
2.

f
L
, Sau đây, ta xét ảnh hởnh của một số thông số:
2.4.2.1. ảnh hởng của điện áp lới (U
l
):
Khi điện áp lới suy giảm, theo biểu thức (2-68) thì mômen tới
hạn M
th
sẽ giảm bình phơng lần độ suy giảm của U
L
. Trong khi đó
tốc độ đồng bộ
o
, hệ số trợt tới hạn S
th
không thay đổi, ta có dạng
đặc tính cơ khi U
L
giảm nh hình 2-28.


iảm theo
điện áp, nên khả năng quá tải
và khởi độn

g
bị
g
iảm dần. Do
đó, nếu điện á
p

q
uá nhỏ
(đờng U
2
, ) thì hệ tru
y
ền
độn
g
trên có thể khôn
g
khởi
độn
g
đợc hoặc khôn
g
làm
việc đợc.


th2
M
th1
M
th
M
TN (U
đm
)
U
1
<U
đm
s
th
U
2
<U
1
Ths. Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Ths. Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động


:
với mômen M
kđ
= M
nm.
f
thì đoạn làm việc của đặc
tính cơ có điện khán
g

p
hụ
(X
lf
) cứn
g
hơn đặc tính có
R
lf
. Khi tăng X
lf
hoặc R
l
f
thì M
th
và S
th
đều
g

()

Khi điện áp nguồn cung cấp cho động cơ có tần số (f
1
) thay đổi
thì tốc độ từ trờng
o
và tốc độ của động cơ sẽ thay đổi theo.
Vì
o
= 2.f
1
/p, và X = .L, nên
o
f
1
, f
1
và X f
1
.

lf
, X
lf

0

0 M
nmf
M
nm
M
th
M
TN
s
th
R
1f
> 0
X
1f
> 0
Qua đồ thị ta thấ
y
:
Khi tần số tăng (f
13
> f
1.đm
),

điện
độn
g
cơ sẽ tăn
g
rất lớn. Do
vậ
y
, khi
g
iảm tần số cần
g
iảm điện á
p
theo
q
u
y
luật
nhất định sao cho độn
g
c
ơ
sinh ra mômen nh tron
g
chế độ định mức.

M
c
()

tải không đổi thì khi
có R
2f
, X
2f
càn
g
lớn
thì tốc độ làm việc
của độn
g
cơ càn
g
bị
thấ
p
, và dòn
g
điện
khởi độn
g
càn
g

giảm.

H
ình 2-30: ảnh hởng của R
2f
, X

th2
H
ình 2-31: ảnh hởng của f
1

0

0 M
th
M
TN, f
1đm

f
11
< f
1đm
f
14
> f
13


04
f
13
> f
1đm
03


=
Mômen định mức:

N.m 13805
55,9/588
1000.850
55,9/n
1000P
M
m
m
m
=== , hoặc 1M
*
m
=
Mômen tới hạn:
M
th
= M
đm
= 2,15.13085 = 29681 N.m, hoặc 15,2M
*
m
=
Điện trở định mức:
== 1,476I3/ER
m.2nm.2m

Điện trở dây quấn rôto:

+
=
+
= hoặc
s
s
s
s
2
M
th
th
*
+

=
Với mômen ngắn mạch:

mnm
0,35M Nm 4777
08,0
08,0
1
59362
M ==
+
=
Trang 66
Theo đó ta vẽ đợc đờng đặc tính tự nhiên nh trên hình 2-32
đi qua 4 điểm: điểm không tải [M = 0; s = 0]; điểm định mức [

2
f2
thnt.th
=
+
=
+
=
Phơng trình đặc tính cơ nhân tạo sẽ là:

s
55,0
55,0
s
2
M
*
+

=
Và đặc tính đợc vẽ trên cùng đồ thị hình 2-32.

S


mcpkb
III 5,2
=
.Và sau đó thì
loại dần chúng ra để đa tốc độ động cơ lên xác lập.
Sơ đồ nguyên lý và đặc tính khởi động đợc 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 (P
đm
; U
đm
; I
đm
; n
đm

th
và M
min
= M
2
= (1,1
ữ
1,3)M
c
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 tơng tự động cơ ĐM
đl
, cuối cùng
ta đợc các đặc tính khởi động gần đúng
edcbaXL nh hình 2-33.
Nếu điểm cuối cùng gặp đặc tính TN mà không trùng với giao
điểm của đặc tính cơ TN mà M
1
= const thì ta phải chọn lại M
1
hoặc
M
2
rồi tiến hánh lại từ đầu.
~
2.4.3.2. Tính điện trở khởi động:
*Dùng phơng pháp đồ thị:
+ Khi đã tuyến hóa đặc tính khởi động động cơ ĐK, ta có:
2

R =

= ; (2-81)

222f2
R
he
ce
R
he
hehc
R =

= ; (2-82)

Trang 69
H
ình 2-33: a) Sơ đồ nối dây ĐK khởi động 2 cấp, m = 2
b) Các đặc tính cơ khởi động ĐM
đl
, m = 2

ĐK
R
2f2
a)

0

0 M

b)