›
›

Đồ án Mô phỏng bằng Matlab hệ thống khởi động mềm động cơ không đồng bộ có momen không đổi

pdf 55 trang huongle 2370
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Đồ án Mô phỏng bằng Matlab hệ thống khởi động mềm động cơ không đồng bộ có momen không đổi", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfdo_an_mo_phong_bang_matlab_he_thong_khoi_dong_mem_dong_co_kh.pdf

Nội dung text: Đồ án Mô phỏng bằng Matlab hệ thống khởi động mềm động cơ không đồng bộ có momen không đổi

  1. LỜI MỞ ĐẦU Để tiến hành công nghiệp hóa, hiện đại hóa các doanh nghiệp cần phải tiến hành xây dựng các nhà máy, các cơ sở sản xuất, trang bị máy móc đƣa công nghệ hiện đại vào sản xuất. Hơn thế nữa, để vận hành tốt các máy móc hiện đại đòi hỏi phải có một đội ngũ kỹ sƣ có trình độ chuyên môn cao. Là sinh viên ngành điện tự động, em hiểu rằng tự động hóa công nghiệp đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển của ngành công nghiệp và kinh tế Việt Nam. Trong đợt tốt nghiệp này em đƣợc thầy giáo GS.TSKH Thân Ngọc Hoàn hƣớng dẫn đồ án tốt nghiệp với đề tài: “ Mô phỏng bằng Matlab hệ thống khởi động mềm động cơ không đồng bộ có momen không đổi”. Đề tài gồm 3 chƣơng: Chƣơng 1. Động cơ không đồng bộ và các phƣơng pháp khởi động. Chƣơng 2. Hệ thống khởi động mềm động cơ không đồng bộ có momen không đổi. Chƣơng 3. Mô phỏng bằng Matlab hệ thống khởi động mềm động cơ không đồng bộ có momen không đổi. Để hoàn thành tốt đề tài, em đã đƣợc sự giúp đỡ rất nhiều của bộ môn điện tự động hóa và đặc biệt là sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo GS.TSKH Thân Ngọc Hoàn. Sau mƣời hai tuần làm đồ án, em đã hiểu thêm đƣợc nhiều kiến thức về cấu tạo, nguyên lý hoạt động của động cơ không đồng bộ, các phƣơng pháp khởi động động cơ và đặc biệt em hiểu thêm đƣợc rất nhiều về phần mềm trong kỹ thuật điện Matlab. Đó là những kinh nghiệm quý báu giúp em vững tin trong công việc sau này. Mặc dù đã hết sức cố gắng nhƣng đề tài của em còn rất nhiều thiếu sót., em mong đƣợc sự chỉ bảo của các thầy cô. Em xin chân thành cảm ơn! Hải Phòng ngày tháng năm 2014 Sinh Viên Vũ Minh Khang 1
  2. CHƢƠNG 1. ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ ROTO LỒNG SÓC VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP KHỞI ĐỘNG. 1. ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ ROTO LỒNG RÓC. 1.1. MỞ ĐẦU. Loại máy điện quay đơn giản là máy điện không đồng bộ (dị bộ). Máy điện dị bộ có thể loại một pha, hai pha hoặc ba pha, nhƣng phần lớn máy điện dị bộ ba pha, có công suất từ vài W đến vài MW, có điện áp từ 100V đến 6000V. Căn cứ vào cách thực hiện roto ngƣời ta có thể phân biệt hai loại: loại có roto ngắn mạch và loại có roto dây quấn. Cuộn dây roto dây quấn là cuộn dây cách điện, thực hiện theo nguyên lí của cuộn dây dòng xoay chiều. Cuộn dây roto ngắn mạch gồm một lồng bằng nhôm đặt trong các rãnh của mạch từ roto, cuộn dây ngắn mạch là cuộn dây nhiều pha có số pha bằng số rãnh. Động cơ roto ngắn mạch có cấu tạo đơn giản rẻ tiền, còn máy điện roto dây quấn đắt hơn, nặng hơn nhƣng có tính năng động hơn, do đó có thể tạo các hệ thống điều chỉnh và khởi động. 1.2. CẤU TẠO. Máy điện quay nói chung và máy điện không đồng bộ nói riêng gồm 2 phần cơ bản: phần quay (roto) và phần tĩnh (stato). Giữa phần tĩnh và phần quay là khe hở không khí. 2
  3. 1.2.1. CẤU TẠO CỦA STATO. Stato gồm 2 phần cơ bản: mạch từ và mạch điện. a. Mạch từ: Mạch từ của stato đƣợc ghép bởi các lá thép điện có chiều dày khoảng 0,3 – 0,5mm, đƣợc cách điện 2 mặt để chống dòng Fucô. Lá thép stato có dạng hình vành khăn, phía trong đƣợc đục các rãnh. Để giảm dao động từ thông, số rãnh stato và số rãnh roto bằng nhau. Mạch từ đƣợc đặt trong vỏ máy. Ở những máy có công suất lớn, lõi thép đƣợc chia thành từng phần đƣợc ghép lại với nhau thành hình trụ bằng các lá thép nhằm tăng khả năng làm mát của mạch từ. Vỏ máy đƣợc làm bằng gang đúc hoặc gang thép, trên vỏ máy có đúc các gân tản nhiệt để tăng diện tích tản nhiệt. Tùy theo yêu cầu mà vỏ máy có đế gắn vào bệ máy hay nền nhà hoặc vị trí làm việc. Trên đỉnh có móc để di chuyển thuận tiện, ngoài vỏ máy còn có nắp máy, trên nắp máy có giá đỡ ổ bi. Trên vỏ máy có gắn hộp đấu dây. b. Mạch điện: Mạch điện là cuộn dây máy điện nối vào lƣới điện có tần số không đổi. 1.2.2. CẤU TẠO ROTO. a. Mạch từ: Giống nhƣ mạch từ của stato, mạch từ của roto cũng gồm các lá thép kỹ thuật đƣợc cách điện với nhau. Rãnh của roto có thể song song với trục hoặc nghiêng đi một góc nhất định nhằm giảm dao động từ thông và loại trừ một số sóng bậc cao. Các lá thép kỹ thuật điện đƣợc gắn với nhau thành hình trụ, ở tâm lá thép mạch từ đƣợc đục lỗ để xuyên trục, roto gắn trên trục. ở những lạo maý có công suất lớn roto còn đƣợc đục các rãnh thông gió dọc theo thân roto. b. Mạch điện: Mạch điện của roto đƣợc chia thành 2 loại: roto lồng sóc và roto dây quấn. Loại roto lồng sóc (ngắn mạch) Mạch điện của loại roto này đƣợc làm bằng nhôm hoặc đồng thau. Nếu làm bằng nhôm thì đƣợc đúc trực tiếp và rãnh roto, hai đầu đƣợc đúc 2 vòng ngắn mạch, cuộn dây hoàn toàn ngắn mạch, chính vì vậy đƣợc gọi là roto ngắn mạch. 3
  4. Nếu làm bằng đồng thau thì đƣợc làm thành các thanh dẫn và đặt vào trong rãnh, hai đầu đƣợc gắn với nhau bằng 2 vòng ngắn mạch cùng kim loại. Bằng cách đó hình thành cho ta một cái lồng chính vì vậy loại roto này đƣợc gọi là roto lồng sóc. Loại roto ngắn mạch không phải thực hiện cách điện giữa dây dẫn và lõi thép. Loại roto dây quấn: Mạch điện của roto dây quấn thƣờng đƣợc làm bằng đồng, và phải cách điện với mạch từ. Cuộn dây có số cặp cực và số pha nhất định và ba đầu cuối cuộn dây này sẽ đƣợc nối ở bên trong roto, ba đầu còn lại đƣợc dẫn ra ba vành trƣợt đặt ở trên trục máy điện. Đó là tiếp điểm nối với mạch. 1.3. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG. Khi nạp vào 3 cuộn dây của stato máy điện không đồng bộ của máy điện không đồng bộ 3 dòng điện 3 pha ia, ib, ic sẽ sinh ra một từ trƣờng với tốc độ ntt. Ntt = (1-1) Trong đó f1 là tần số biến thiên của dòng điện nạp stato. Từ trƣờng quay sẽ cắt các thanh dẫn của cuộn daaystato và roto làm xuất hiện ở chúng những sđđ (E1 và E2). Khi cuộn dây roto ngắn mạch sẽ chạy dòng I2. Dòng I2 từ trƣờng sinh ra một momen làm cho roto quay theo chiều quay của từ trƣờng. Tốc độ quay của roto phải nhỏ hơn tốc độ quay của từ trƣờng (n<ntt), vì nếu bằng thì từ trƣờng quay sẽ không cắt cuộn roto nên sđđ roto bằng zero, dẫn đến momen quay bằng 0, roto chậm dần và xuất hiện sđđ E2 rồi I2 và M làm roto lại quay. Do tốc độ quay của roto và từ trƣờng khác nhau ta có độ trƣợt đƣợc biểu diễn bằng phƣơng trình: s% = 100% (1-2) ta hãy xem dòng điện roto biến thiên với tần số nào Do n ≠ ntt nên ntt – n là tốc độ cắt các thanh dẫn của roto bởi từ trƣờng quay. Vậy tần số f2 sẽ đƣợc tính theo công thức (1-3) 4
  5. Khi roto có dòng I2, ở roto cũng sẽ có từ trƣờng quay (vì nó thỏa mãn điều kiện về số pha và độ lệch pha giữa các dòng ) từ trƣờng này quay với roto có tốc độ: (1-4) So với stato, từ trƣờng này sẽ quay với tốc độ sau: Ntt2s = ntt2 + n (1-5) Ta có : Ntt2s = ntt (1-6) Nhƣ vậy so với stato, tốc độ từ trƣờng quay của roto có cùng giá trị với tốc độ quay của từ trƣờng stato. 1.4. PHƢƠNG TRÌNH ĐẶC TÍNH CƠ. Để thành lập phƣơng trình đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ ta dựa vào đồ thị thay thế với các giả thiết sau: - Ba pha của động cơ là đối xứng. - Các thông số của động cơ không đồng bộ không đổi. - Tổng dẫn mạch từ hóa không thay đổi, dòng điện từ hóa không hụ thuộc tải mà chỉ phụ thuộc vào điện áp đặt vào stato động cơ. - Bỏ qua các tổn thất ma sát, tổn thất trong lõi thép. - Điện áp lƣới hoàn toàn hình sin đối xúng ba pha. 5
  6. Uf1: trị số hiệu dụng điện áp ba pha. I2,I1,Iµ: dòng điện từ hóa, stato, dòng điện roto quy đổi về stato. R1,Rµ,R2: điện trở tác dụng của mạch từ hóa của cuộn dây stato và roto quy đổi về phía stato. Phƣơng trình momen điện từ của máy điện dị bộ: (1.8) Độ trƣợt tới hạn: (1.9) Momen tới hạn: thay sth vào (1.8) ta đƣợc: (1.10) Dấu (+) ứng với trạng thái động cơ, dấu ( - ) ứng với trạng thái máy phát 6
  7. 1.5. ỨNG DỤNG CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ ROTO LỒNG SÓC Máy điện không đồng bộ chủ yếu là dùng làm động cơ điện. Do kết cấu đơn giản, làm việc chắc chắn, hiệu quả cao, giá thành rẻ, dễ bảo quản Nên động cơ không đồng bộ là loại máy điện đƣợc sử dụng rộng rãi nhất trong các ngành kinh tế quốc dân với công suất vài chục W đến hàng chục kW. Trong công nghiệp thƣờng dùng máy điện không đồng bộ làm nguồn động lực cho máy cán thép loại vừa và nhỏ, động lực cho các máy công nghiệp ở các nhà máy công nghiệp nhẹ Trong công nghiệp hầm mỏ dùng làm máy tƣới hay quạt gió. Trong nông nghiệp dùng làm máy bơm hay các máy gia công nông phẩm. Trong đời sống hàng ngày, máy điện không đồng bộ cũng chiếm một vị trí quan trọng nhƣ quạt gió, quay đĩa động cơ trong tủ lạnh, máy giặt, máy bơm nhất là loại roto lồng sóc. Tóm lại sự phát triển của nền sản xuất điện khí hóa, tự động hóa và sinh hoạt hằng ngày, phạm vi của máy điện không đồng bộ ngày càng rộng rãi. Máy điện không đồng bộ có thể làm máy phát điện, nhƣng đặc tính không tốt so với máy điện đồng bộ, nên chỉ trong vài trƣờng hợp nào đó (nhƣ trong quá trình điện khí hóa nông thôn) cần nguồn điện phụ hay tạm thời thì nó cũng có một ý nghĩa rất quan trọng. Kết cấu của máy điện. Mặc dù có kích thƣớc của các bộ phận vật liệu tác dụng và đặc tính của máy điện phụ thuộc phần lớn vào tính toán điện từ và tính toán từ thông gió tản nhiệt, nhƣng cũng có phần liên quan đến kết cấu máy. Thiết kế kết cấu phải đảm bảo sao cho máy nhỏ gọn, thông gió tản nhiệt tốt, mà vẫn có độ cứng vững và độ bền nhất định. Thƣờng căn cứ vào điều kiện làm việc của máy để thiết kế ra một kết cấu thích hợp., sau đó tính toán cơ của một số bộ phận để xác định độ cững và độ bền của các chi tiết máy. Vì vậy thiết kế kết cấu là một phần quan trọng trong toàn bộ thiết kế máy. Máy điện có rất nhiều kiểu kết cấu khác nhau. Sở dĩ nhƣ vậy vì những nguyên nhân sau: 7
  8.  Có nhiều loại máy điện và công dụng khác nhau nhƣ máy điện một chiều, máy điện đồng bộ và máy điện không đồng bộ cho nên yêu cầu đối với kết cấu máy cũng khác nhau. Công suất máy khác nhau nhiều. ở những máy công suất nhỏ thì giá đỡ đồng thời là nắp máy. Đối với máy công suất lớn thì phải có trục đỡ riêng.  Tốc độ quay khác nhau. Máy tốc độ cao thì roto cần phải chắc chắn hơn, máy tốc độ chậm thì đƣờng kính roto lớn.  Sự khác nhau của động cơ kéo sơ cấp ( đối với máy phát điện) hay tải (đối với động cơ điện) nhƣ tuabin hơi, máy diezen, bơm nƣớc hay máy công tác Phƣơng thức truyền động hay lắp ghép cũng khác nhau.  Căn cứ vào tính toán điện từ và tính toán thông gió có thể đƣa ra các phƣơng án khác nhau. Những phƣơng án này và kích thƣớc và trọng lƣợng, tính tiện lợi khi sử dụng, độ tin cậy khi làm việc, tính đơn giản khi chế tạo và giá thành của máy có thể không giống nhau. Vì vậy thiết kế cần chú ý để tất cả các yếu tố đó. Nguyên tắc chung để thiết kế kết cấu: - Đảm bảo chế tạo đơn giản, giá thành hạ. - Đảm bảo bảo dƣỡng máy thuận tiện. - Đảm bảo độ tin cậy của máy khi làm việc. 1.5.1. PHÂN LOẠI CÁC KIỂU KẾT CẤU MÁY ĐIỆN ĐÃ ĐỊNH HÌNH. Kết cấu của các máy điện hiện nay đƣợc định hình theo cách bảo vệ, cách lắp ghép, thông gió, đặc tính của môi trƣờng bên ngoài a. Phân loại theo phƣơng pháp bảo vệ máy đối với môi trƣờng bên ngoài. Cấp độ bảo vệ máy có ảnh hƣởng rất lớn đến kết cấu máy. Cấp bảo vệ đƣợc ký hiệu bằng chữ IP và hai số kèm theo, trong đó chữ số thứ nhất chỉ mức độ bảo vệ chống tiếp xúc của ngƣời và các vật khác rơi vào máy, đƣợc chia thành 7 cấp đánh số từ 0 – 6, trong đó số 0 chỉ rằng máy không đƣợc bảo vệ (kiểu hở hoàn toàn) còn số 6 chỉ rằng máy đƣợc bảo vệ hoàn toàn không cho ngƣời tiếp xúc, đồ vật và bụi không thể lọt vào. Chữ số thứ hai chỉ mức độ bảo vệ thấm nƣớc vào máy gồm 9 cấp độ đánh số từ 0 – 8, trong đó số 0 chỉ rằng 8
  9. máy không đƣợc bảo vệ,số 8 chỉ máy có thể ngâm nƣớc trong thời gian vô hạn định. Thƣờng có thói quen chia cấp độ bảo vệ theo phƣơng pháp làm nguội máy. Theo cách này máy điện chia thành 2 kiểu kết cấu: - Kiểu hở: Loại này không có trang bị bảo vệ sự tiếp xúc tự nhiên các bộ phận quay và bộ phận mang điện, cũng không có các trang bị bảo vệ các vật bên ngoài rơi vào máy. Loại này đƣợc chế tạo kiểu tự làm nguội. Theo cấp bảo vệ thì đây là loại IP00. Loại này thƣờng đặt trong nhà có ngƣời trông coi và không cho ngƣời vào gần. - Kiểu bảo vệ Có trang bị bảo vệ chống sự tiếp xúc ngẫu nhiên các bộ phận quay hay mang điện, bảo vệ các vật ở bên ngoài hoặc rơi nƣớc vào theo các góc độ khác nhau. Loại này thƣờng có tự thông gió. Theo cấp độ bảo vệ thì kiểu này thộc các cấp độ từ IP11 đến IP33 - Kiểu kín: Là loại máy mà không gian bên trong máy và môi trƣờng bên ngoài máy đƣợc cách ly. Tùy theo mức độ kín mà cấp bảo vệ từ IP44 trở lên. Kiể kín thƣờng là tự thông gió bằng cách thổi gió ở mặt ngoài vỏ máy hay thông gió độc lập bằng cách đƣa gió vào trong máy bằng đƣờng ống. Thƣơng f dùng loại này trong môi trƣờng nhiều bụi, ẩm ƣớt b. Phân loại theo cách lắp đặt Theo cách lắp đặt máy, kí hiệu I kèm theo 4 chữ số liên tiếp. Ở đây, chữ số thứ nhất chỉ kiểu cấu gồm 9 số đánh từ 1 – 9 trong đó số 1 chỉ ổ bi đƣợc lắp trên nắp máy và số 9 chỉ cách lắp đặt đặc biệt. Chữ số thứ 2 và ba chỉ cách lắp đặt và hƣớng của trục máy. Số thứ 4 chỉ kết cấu của đầu trục gồm 9 loại đánh số từ 0 – 8 trong đó số 0 chỉ máy có mộ đầu trục hình trụ và số 8 chỉ đầu trục có kiểu đặc biệt khác. 9
  10. 1.5.2. ƢU, NHƢỢC ĐIỂM CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ ROTO LỒNG SÓC. CÁCH KHẮC PHỤC. a) Ƣu điểm: - Kết cấu đơn giản nên giá thành rẻ. - Vận hành đơn giản, bảo quản thuận tiện. - Sử dụng rộng rãi và phổ biến trog phạm vi công suất nhỏ và vừa. - Sản xuất với nhiều cấp điện áp khác nhau (từ 24V đến 10kV) nên rất thích nghi cho từng ngƣời sản xuất. b) Nhƣợc điểm: - Hệ số công suất thấp gây tổn hao nhiều công suất phản kháng của lƣới điện. - Không sử dụng lúc non tải hoặc không tải. - Khó điều chỉnh tốc độ. - Đặc tính mở không tốt, dòng mở máy lớn ( gấp 6 – 7 lần dòng định mức). - Momen mở máy nhỏ. c) Biện pháp khắc phục: - Hạn chế vận hành non tải. - Cải thiện đặc tính mở máy bằng điều chỉnh tốc độ ( bằng cách thay đổi điện áp, thêm điện trở phụ vào mạch roto hoặc nối cấp), hay dùng roto có rãnh sâu, roto lồng sóc kép để hạ dòng khởi động, đồng thời tăng momen khởi động máy. - Chế tạo roto có khe hở thật nhỏ để hạn chế dòng từ hóa và nâng cao hệ số công suất. - Tiêu chuẩn của dãy sản xuất: chuẩn hóa dãy công suất của động cơ phù hợp với trình độ sản xuất của từng nƣớc. Dãy công suất đƣợc sắp xếp tăng dần. - Tiêu chuẩn về kích thƣớc lắp đặt. - Độ cao tâm trục. d) Nhận xét: Mặc dù có nhiều khuyết điểm nhƣng động cơ không đồng bộ roto lồng sóc vẫn có những ƣu điểm mà những động cơ khác không có đƣợc và quan trọng 10
  11. nhất là đơn giản, dễ sử dụng, giá thành rẻ. Thực tế động cơ không đồng bộ roto lồng sóc đƣợc áp rộng rãi, chiếm số lƣợng 90%, về công suất chiếm 55%. Tiêu chuẩn sản xuất: lắp đặt đƣợc đồng bộ, thể hiện trình độ sản xuất, trang bị máy công cụ sản xuất. Khoảng cách chân đế ( giữa các lỗ bắc bulon). 1.6. CÁC TIÊU CHUẨN ĐỐI VỚI ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ ROTO LỒNG SÓC. a. Tiêu chuẩn về dãy công suất. Hiện nay các nƣớc sản xuất động cơ không đồng bộ theo dãy công suất tiêu chuẩn. Dãy động cơ điện công suất từ 0,55 kW đến 90 kW kí kiệu K theo tiê chuẩn Việt Nam 1987 – 1994: Công suất (kW): 0,55/ 0,75/ 1,1/ 1,5/ 2,2/ 3/ 4/ 5/ 7,5/ 11/ 15/ 18,5/ 22/ 30/ 37/ 45/ 55/ 75/ 90. Dãy công suất đƣợc đƣợc trƣng bởi số cấp hay hệ số tăng công suất: KHP2 = b. Tiêu chuẩn về kích thƣớc lắp đặtđộ cao tâm trục. - Độ cao tâm trục: từ tâm của trục đến bệ máy. Đây là một đại lƣợng rất quan trọng trong việc lắp ghép động cơ với những thiết bị khác. - Kích thƣớc lắp đặt: chiều cao tâm trục có thể đƣợc chọn theo dãy công suất của động cơ không đồng bộ roto lồng sóc. c. Ký hiệu máy. Ví dụ: 3L 250 M4 - 3K: động cơ không đồng bộ dày K thiết kế lại 3 lần. - 250: chiều cao tâm trục bằng 250 mm. - M : kích thƣớc lắp đặt dọc trục là M. - 4: máy có 4 cực. d. Cấp bảo vệ. Cấp bảo vệ có ảnh hƣởng rất lớn đến kết cấu máy. Cấp bảo vệ đƣợc kí hiệu bằng chữ IP và kèm theo 2 chữ số. Trong đó số thứ nhất chỉ mức độ bảo vệ chống tiếp xúc của ngƣời và các vật khác rơi vào máy. Đƣợc chia thành 7 cấp và 11
  12. đƣợc đách số từ 0 – 6, trong đó số 0 chỉ máy không đƣợc bảo vệ (kiểu hở hoàn toàn) còn số 6 chỉ máy đƣợc bảo vệ hoàn toàn không cho ngƣời tiếp xúc và vật, bụi rơi vào. Chữ số thứ 2 chỉ mức độ bảo vệ chống nƣớc vào máy gồm 9 cấp dánh số từ 0 – 8, trong đó số 0 chỉ máy không đƣợc bảo vệ, còn số 8 máy đƣợc bảo vệ hoàn toàn có thể ngâm nƣớc trong thời gian vô định hạn. e. Sự làm mát. Ví dụ: IC01 làm mát kiểu bảo vệ trực tiếp. IC0141: làm mát kiểu kín , làm mát mặt ngoài. f. Cấp cách điện. - Dãy A02: cấp E,B - Dãy 4A: cấp E,F,H. Vật liệu cách điện là một trong những vật liệu chủ yếu dùng trong ngành công nghiệp chế tạo máy điện. Khi thiết kế máy điện, chọn vật liệu cách điện là một khâu quan trọng vì phải đảm bảo máy làm việc tốt với tuổi thọ nhất định, đồng thời giá thành của máy không cao. Những điều kiện này phụ thuộc vào việc chọn vật liệu cách điện. Khi chọn vật liệu cách điện ta cần chú ý đến những vấn đề sau: - Vật liệu cách điện phải có độ bền cao, chịu tác dụng cơ học tốt, chịu nhiệt và độ dẫn nhiệt tốt lại ít thấm nƣớc. - Phải chọn vật liệu cách điện có tính cách điện cao để đảm bảo thời gian làm việc của máy ít nhất 15 – 20 năm trong điều kiện làm việc bình thƣờng, đồng thời đảm bảo giá thành sản phẩm không cao. - Một trong những yếu tố cơ bản nhất làm giảm tuổi thọ của vật liệu cách điện ( cũng là tuổi thọ của máy) là nhiệt độ. Nếu nhiệt độ vƣợt qua nhiệt độ cho phép thì chất diện môi, độ bền cơ học của vật liệu giảm đi nhiều, dẫn đến sự già hóa nhanh chóng của cách điện. Hiện nay, theo nhiệt độ cho phép của vật liêu ( nhiệt độ mà vật cách điện làm việc tốt trong 15 – 20 năm trong điều kiện làm việc bình thƣờng). 12
  13. Vật liệu cách điện thuộc các lớp cách điện trên đại thể có các loại sau: - Cấp Y: ggồm sợi bông, tơ, giấy, sợi nhân tạo, và chế phẩm giấy, cactong, gỗ, Tất cả đều không tẩm sơn cách điện. Hiện nay không dùng cấp này vì chịu nhiệt kém. - Cấp A: vật liệu cách điệnchủ yếu cấp này giống cấp Y nhƣng có tẩm sơn cách điện. Cấp A đƣợc sử dụng rộng rãi cho các máy điện công suất đến 100kW, nhƣng chịu ẩm kém, sử dụng ở vùng nhiệt dới không tốt. - Cấp E: dùng các màng mỏng và sợi bằng polyetylen tereftalat, các sợi tẩm sơn tổng hợp làm từ epoxy, trealat và aceton buterat xelulo, các màng sơn cách điện gốc vô cơ tráng ngoài dây dẫn ( dây emay có độ bền cơ cao). Cấp E đƣợc sử dụng rộng rãi trong các máy điện có công suất nhỏ và trung bình (đến 100kW hoặc hơn nữa) chịu ẩm tốt nên thích hợp cho vùng nhiệt đới. - Cấp B: dùng vật liệu lấy từ vô cơ nhƣ mica, amiăng, sợi thỷ tinh, dầu sơn cách điện chịu nhiệt độ cao. Cấp B đƣợc sử dụng nhiều trong các máy công suất trung bình và công suất lớn. - Cấp F: vật liệu cũng tƣơng tự nhƣ cấp B nhƣng đƣợc tẩm sơn cách điện gốc silicat chị nhiệt độ cao. Ở cấp F không dùng các chất hữu cơ nhƣ vải lụa, giấy, cactong. - Cấp H: vật liệu chủ yếu là sợi thủy tinh, mica, amiăng, nhƣ cấp F. Các chất này đƣợc tẩm sơn cách điện gốc silicat chịu nhiệt độ đến 1800C. Ngƣời ta dùng cấp H trong các máy có điều kiện làm việc phức tạp có nhiệt độ cao. - Cấp C: dùng các chất nhƣ sợi thủy tinh, thách anh, sứ chịu nhiệt độ cao. Cấp C đƣợc dùng ở máy có điều kiện làm việc đặc biệt có nhiệt độ cao. Chọn vật liệu các điện trong các máy điện có một ý nghĩa quyết định đến tuổi thọ và độ tin cấy lúc vận hành của máy. Do vật liệu cách điện có jnhiều 13
  14. chủng loại, kỹ thuật chế tạo cách điện ngày càng phát triển nên viêc chọn kết cấu cách điện càng khó khăn và thƣờng phải chọn tổng hợp nhiều loại cách điện để thỏa mãn những yêu cầu cách điện. Vật liệu cách điện trong ngành chế tạo máy điện thƣờng do nhiề vật liệu hợp lại nhƣ mica phiến, chất phụ gia (giấy hay thủy tinh) và các chất kết dính (keo hay sơn). Đối với vật liệu cách điện, không những yêu cầu có độ bền cơ học cao, chế tạo dễ mà còn có tính năng về điên: có độ cách điện cao, ít rò điện. Ngoài ra còn có những yêu cầu về nhiệt: chịu nhiệt tốt, có độ dẫn nhiệt tốt, yêu cầu chịu ẩm tốt. Vật liệu cách điện dùng trong một số máy điện hợp thành một hệ thống cách điện. Việc tổ hợp các vật liệu cách điện, việc dùng sơn hay keo để gắn chặt chúng với nhau, ảnh hƣởng giữa các chất cách điện với nhau, cách gia công và trạng thái bề mặt vật liệu sẽ quyết định tính năng về cơ, điện nhiệt của hệ thống cách điện và tính năng của hệ thống cách điện này không thể hiện một cách đơn giản là tổng hợp tính năng của từng loại vật liệu cách điện. g. Các tiêu chuẩn khác. Cần quan tâm đến cos , , , , ( ) ≤ 15% (so với tiêu chuẩn) Sai lệch cho phép: h. Các chế độ làm việc. Gồm các chế độ làm việc nhƣ sau: - Chế độ làm việc liên tục. - Chế độ làm việc ngắn hạn. - Chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại. 14
  15. 2. CÁC PHƢƠNG PHÁP KHỞI ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ. Tùy theo tính chất của tải và lƣới điện yêu cầu về mở máy đối với động cơ điện cũng khác nhau. Nói chung khi mở máy động cơ cần xét đến những yêu cầu cơ bản sau: - Phải có momen mở máy đủ lớn để thích nghi với đặc tính cơ của tải . - Dòng điện mở máy càng nhỏ càng tốt. - Phƣơng pháp mở máy và thiết bị cần dùng đơn giản, rẻ tiền, chắc chắn. - Tổn hao công suất trong quá trình mở máy càng thấp càng tốt. 2.1. KHỞI ĐỘNG TRỰC TIẾP. Đây là phƣơng pháp mở máy đơn giản nhất, chỉ việc đóng động cơ vào lƣới nhờ cầu dao. Ƣu điểm: - Thiết bị khởi động đơn giản. Khuyết điểm: - Dòng điện mở máy lơn. Làm sụt áp lƣới điện lớn. - Nhiệt độ mở máy tăng vì tổn hao lớn, nhiệt lƣợng tỏa ra máy nhiều. - Chỉ áp dụng với động cơ có công suất nhỏ, và khởi động nhẹ cháy cầu chì bảo vệ. hình 1.5 khởi động trực tiếp 15
  16. 2.2. KHỞI ĐỘNG BẰNG PHƢƠNG PHÁP GIẢM DÒNG. Dòng khởi động đƣợc xác định theo biểu thức: Ingm = (1.11) Từ biểu thức này ta thấy đƣợc để giảm dòng khởi động ta có phƣơng pháp sau: - giảm điện áp cấp nguồn. - Đƣa thêm điện trở vào mạch roto. - Khởi động bằng phƣơng pháp thay đổi tần số. 2.2.1. KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ ROTO DÂY QUẤN. Với động cơ dị bộ roto dây quấn để giảm dòng khởi động ta đƣa thêm điện trở phụ vào mạch roto. Lúc này dòng ngắn mạch có dạng: (1.12) Việc đƣa thêm điện trở phụ Rp vào mạch roto ta đƣợc 2 kết quả: làm giảm dòng khởi động nhƣng lại làm tăng momen khởi động. Bằng cách đƣa điện trở phụ vào ta có thể đạt đƣợc momen khởi động bằng momen cực đại. Khi mới khởi động, toàn bộ điện trở đƣợc đƣa vào roto và cùng với tăng tốc độ roto, ta cũng cắt dần điện trở phụ ra khỏi roto để khi tốc độ đạt tới giá trị định mức thì cắt hết ra khỏi mạch roto. 2.2.2. KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ DỊ BỘ ROTO LỒNG SÓC. Với động cơ roto ngắn mạch do không thể đƣa điện trở vào mạch roto nhƣ động cơ dị bộ roto dây quấn nên ta thực hiện các phƣơng pháp sau: a. Phƣơng pháp giảm điện áp: Để giảm điện áp ta dùng những cách sau: - Nối điện kháng nối tiếp với mạch điện stato. Khi khởi động, cầu dao D1 sẽ đóng, cầu dao D2 sẽ mở ra để nối cuộn kháng vào cuộn dây stato của động cơ. Khi động cơ quay ổn địh thì đóng cầu dao D2 để ngắn mạch mạch điện kháng. 16
  17. Điện áp đặt vào cuộn dây stato khi khởi động: U’k = kU1 (k < 1) (1.13) Dòng điện khởi động: I’k = kIk (1.14) Ik là dòng khởi động trực tiếp với U1 Momen khởi động: M’k = k2Mk (1.15) Ƣu điểm: thiết bị đơn giản. Nhƣợc điểm: khi giảm dòng khởi động thì momen khởi động cũng giảm xuống bình phƣơng lần. - Dùng biến áp tự ngẫu để hạ điện áp khi mở máy Khi mở máy, ta cắt cầu dao D2, đóng cầu dao D1 và D3 để nối động cơ với lƣới điện thông qua máy biến áp tự ngẫu. Thay đổi con chạy để cho lúc mở máy điện áp đặt vào động cơ nhỏ, sau đó tăng dần lên bằng định mức. Động cơ quay ổn định thì đóng D2 và cắt D3 để ngắn mạch máy biến áp tự ngẫu. Khi khởi động, động cơ sẽ đƣợc cấp điện áp Uk = kU1 (k<1) (1.16) Dòng khởi động: I’k = kIk 17
  18. Ik là dòng khởi động K là hệ số máy biến áp tự ngẫu Dòng điện máy biến áp tự ngẫu nhận từ lƣới điện: I1 = kI’k = k2Ik (1.18) Momen khởi động Mk = k2Mk (1.19) Ƣu điểm: - Phƣơng pháp này làm giảm điện áp hơn so với phƣơng pháp điện kháng. Nhƣợc điểm: - Momen có bƣớc nhảy do sự chuyển đổi giữa các điện áp. - Chỉ có thể lựa chọn một số lƣợng các điện áp do đó dẫn đến sự lựa chọn dòng điện không tối ƣu. - Không có khả năng cung cấp một điện áp có hiệu quả đối với tải trọng thay đổi. - Mở máy bằng phƣơng pháp Y/ Phƣơng pháp này thích hợp với những máy khi làm việc bình thƣờng đấu tam giác. Lúc mở máy chuyển sang đấu Y để điện áp đặt vào mỗi pha giảm đi lần. Sau khi mở máy thì chuyển sang tam giác: 18
  19. (1.20) Dòng điện khi nối sao: (1.21) Ta thấy kiểu đổi nối sao tam giác dòng điện dây mạng điện giảm đi 3 lần và momen cũng giảm đi 3 lần. Ƣu điểm: phƣơng pháp này khá đơn giản nên đƣợc sử dụng nhiều trong thực tế. Nhƣợc điểm: - Mức độ giảm cƣờng độ điện áp và momen cố định. - Có bƣớc nhảy bậc lớn khi bộ khởi động chuyển đổi sao sang tam giác. Đặc điểm chung của phƣơng pháp giảm điện áp là cùng với việc giảm dòng khởi động, momen khởi động cũng giảm theo, nên chỉ thực hiện ở những động cơ có khởi động nhẹ còn đối với động cơ khởi động nặng không áp dụng đƣợc, ngƣờ ta dùng phƣơng pháp khởi động mềm. 19
  20. b. Khởi động bàng phƣơng pháp tần số Do sự phát triển của công nghệ điện tử, ngày nay ngƣời ta chế tạo đƣợc các bộ biến tần có tính chất kỹ thuật cao và giá thành rẻ, do đó có thể áp dụng phƣơng pháp khởi động bằng biến tần. Động cơ đƣợc cấp nguồn từ bộ biến tần tĩnh, lúc đầu tần số và điện áp cung cấp rất nhỏ sau khi đóng động cơ vào nguồn cung cấp, ta tăng dần tần số và điện áp nguồn cung cấp cho động cơ, tốc độ động cơ tăng dần, khi tần số đặt đƣợc giá trị định mức thì tốc độ đạt tới giá trị định mức. CHƢƠNG II. HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG MỀM ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ CÓ ĐIỀU KHIỂN MOMEN ĐIỆN TỪ. 1. GIỚI THIỆU. Kỹ thuật điều khiển dòng điện có thể cung cấp mô men không đổi khi bắt đầu khởi động , khi khởi động và ở giữa quá trình khởi động. Tuy nhiên ở cuối của quá trình này ngƣời ta nhận thấy mô men bị dao động quá mức trong đó với một loại tải nhất định thì gia tốc lại tăng đột ngột, vì thế hình nhƣ tốt nhất để giải quyết vấn đề này là điều khiển trực tiếp mô men trong quá trình khởi động. Trong bài báo này kỹ thuật diều khiển mô men đƣợc đề xuất để loại sự dao động mô men và giữ cho dòng lƣới có giá trị gần không đổi tại thời điểm kết thúc quá trình khởi động. Phƣơng pháp này cho phép mô men đƣợc kiểm soát theo cách để sao cho mô men không đổi hoặc ngay cả một mô men cần thiết cũng có thể tạo ra bởi IM trong quá trình khởi động hoặc dừng máy. Kỹ thuật đề xuất này ngoài những lợi ích nhận đƣợc từ phƣơng pháp khởi động mềm có điều khiền dòng điện còn có khả năng loại trừ dao động của mô men và độ tăng gia tốc ở cuối đoạn khởi động Việc điều khiển bảo vệ và hàm hiển thị của kỹ thuật đề xuất là có thể thực hiện trên vi điều khiển. Những kết quả lý thuyết đƣợc kiểm tra bằng thực nghiệm. 20
  21. Hình 1. Đề xuất kỹ thuật kiểm soát sơ đồ sơ đồ. Hình. 2. Đề xuất kỹ thuật kiểm soát biểu đồ chi tiết. 21
  22. 2. MÔ TẢ VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG PRINCLIPLES. Sơ đồ khởi động mềm IM với kỹ thuật điều khiển mô men đƣợc đƣa ra trong hình.1. Việc nhận dạng mô-men điện từ thu đƣợc bằng cách sử dụng một bộ lọc băng thấp (LPF) nhƣ bộ nhận dạng từ thông Stator bộ đó loại trừ tín hiệu vào tƣơng tự. Mạch kín điều khiển mô-men cho phép tạo ra dạng mô men khởi động theo yêu cầu bằng cách lặp mô men đặt TREF, khi điều chỉnh mô-men điện từ theo tải. Hình. 2 cho ta một biểu đồ chi tiết của khởi động mềm IM với điều khiển mô men. Sơ đồ này gồm có ba cặp thyristors mắc song song ngƣợc, một vi điều khiển và mạch bảo vệ, mạch tạo xung mở ti-ri-sto, mạch ngoại vi tƣơng tự, mạch đồng bộ, và giao diện ngƣời-máy. Các mạch analog ngoại vi nhận đƣợc ba dòng điện dây, tín hiệu điện áp đầu vào (VRS, VST, và VTR), qua những khuyếch đại vi sai và ba tín hiệu dòng điện (ia,ib,ic) qua biến dòng. Việc tạo các xung mở thyristor thu đƣợc bằng cách sử dụng ba tín hiệu: tín hiệu mô men so sánh, tín hiệu mô-men nhận dạng, và tín hiệu đồng bộ đầu vào áp. Các tín hiệu nhận dạng mô-men điện từ đƣợc so sánh với tín hiệu mô-men so sánh tạo ra một tín hiệu sai số. Tín hiệu sai số này tạo ra một tín hiệu điện áp đầu ra bộ điều chỉnh PI. Việc xác định các góc mở của các ti-ri-sto đƣợc thực hiện thông qua tỷ lệ giữa tín hiệu ra của PI và giá trị cực đại của điện áp cung cấp. Tín hiệu này chuyển đổi thành thời gian, khi chú ý đến tần số của tín hiệu điện áp cung cấp. Tín hiệu thời gian đƣợc tạo ra sử dụng cùng với các tín hiệu đồng bộ điện áp vào để tạo ra một sự trễ trong mỗi một pha, độ trễ đó tỷ lệ với tín hiệu sai số. Những tín hiệu này khi vƣợt qua số không đƣợc sử dụng để tạo các xung mở ti-ri-sto(SCRs) ở các pha tƣơng ứng. Vì vậy, nhƣ là hàm của tín hiệu sai số mô-men, ta nhận đƣợc sự thay đổi góc mở các SCR , sự thay đổi này cho phép kiểm soát điện áp cấp cho động cơ, cũng tức là kiểm soát mô-men điện từ của máy. Ở bất kỳ thời điểm nào bằng cách thực hiện điều khiển thyristor, IM hoạt động theo trong một trong các mode xác định tại bảng I. 22
  23. BẢNG I ĐỊNH NGHĨA PHƢƠNG THỨC HOẠT ĐỘNG Chế độ Số pha Động cơ 0 0 0 1 2 ab 2 2 ac 3 2 bc 4 3 abc Hình 3. Bắn chuỗi ở đầu của quá trình bắt đầu. Hình 4. Bắn liên tục với ba điện áp cung cấp (trạng thái ổn định). 23
  24. Bảng I: mode 0-không có điện áp cung cấp, mode 1, 2, và 3-hai điện áp cung cấp, và mode 4-ba điện áp cung cấp. Khi nghiên cứu góc mở α việc tạo ra tín hiệu theo yêu cầu cho cả 3 pha sẽ đƣợc tách bởi góc 60 ◦. Để cho phép biến đổi giá trị của α với thời gian, việc tạo các xung kích hoạt cần thiết sẽ đƣợc tách bởi 60 ◦ ± Δα (t). Trong hình 3 các góc mở α có giá trị tối đa (1200), nghĩa là điện áp tối thiểu, mode hoạt động không đối xứng hai pha. Hình 4 cho thấy chế độ hoạt động ba pha. Các thyristors đƣợc điều khiển trong cùng một cách nhƣ trong chế độ 1, 2, và 3, nhƣng trong trƣờng hợp này, có thể thấy rằng góc mở α có giá trị tối thiểu (600), tức là điện áp cực đại. Điện áp cung cấp cho IM trong chế độ khởi động và ổn định biểu diễn trên hình 5 ở đó góc (α-φ) có giá trị cực đại (a) và giá trị cực tiểu (b). Để chế độ hoạt động ổn định với dòng điện liên tục chảy trong ba pha, thì góc α mở là α = φ, trong đó φ là góc lệch pha giữa điện áp và dòng tải. Với α <φ, điều kiện dẫn các thyristor không đáp ứng đƣợc, do đó điều kiện điều khiển là α ≥ φ. hình 5 giai đoạn điện áp và dạng sóng: (a) Trong quá trình bắt đầu và (b) trong trạng thái ổn định. Hình 6 Sơ đồ của các ƣớc lƣợng momen điện từ đƣợc đề xuất dựa trên một INT với giảm thiểu bù đắp. 24
  25. 3. PHƢƠNG PHÁP NHẬN DẠNG TỪ THÔNG. Từ thông stato của IM đƣợc nhận dạng qua tích phân của sđđ căn cứ vào các phƣơng trình ở hệ tham chiếu α-β nhƣ sau[12], [13]: Trong đó Vs và Is là giá trị đo đƣợc của điện áp và dòng điện của stato, còn Rs-là điện trở của stato. Phƣơng pháp này đƣợc chọn vì nó đòi hỏi chỉ có một tham số, điện trở stato đo đƣợc bằng các phƣơng pháp đã biết. Biên độ và góc của từ thông Stator nhận dạng có thể viết nhƣ sau: Do đó, mô-men điện từ của IM có thể đƣợc tính nhƣ sau: trong đó p là số cặp cực của IM. Khi một bộ tích phân (INT) đƣợc thực hiện ở dạng số(rời rạc), nhƣ trong bộ xử lý tín hiệu số, có thể phát sinh sai số. [12], [13]. Sai số này bao gồm sự trôi tạo ra bởi bộ tích phân dạng rời rạc và cũng do phép đo chứa sai số. Một thành phần nhỏ DC, không xác định đƣợc mức độ nhỏ là bao nhiêu có thể đƣa INT tới bão hòa. Số tích phân đi theo với việc thực hiện bộ tích từ các tín hiệu vào của INT ta không dễ dàng để biết là tích phân tín hiệu có phải bù hay không. Các phép đo phụ có thể đƣợc giảm đến một giá trị có thể chấp nhận bằng cách dùng một điều chỉnh bù tại đầu vào của các [INT 12], hoặc điều này có thể đƣợc thực hiện bằng cách sử dụng một bộ lọc có giải thông cao[15]. 25
  26. Vấn đề trôi của bộ tích phân do bù DC và nhiều đo lƣờng có thể tránh đƣợc bằng cách sử dụng một LPF(bộ lọc giải thông thấp) [13], [14]. Nhƣ vậy, hình 6 chỉ ra phƣơng pháp đƣợc sử dụng để nhận dạng từ thông và mô-men điện từ IM. Mục đích của sáu HPFs đƣợc sử dụng sau khi đọc điện áp và dòng tƣơng tự để loại bỏ các bù của các đầu vào analog, trong khi mục đích của LPF đầu tiên là để đảm bảo cấp cho INT các giá trị sạch, tránh các vấn đề liên quan đến việc sử dụng các INT nhƣ đã đề cập. Các tín hiệu mô-men điện từ tức thời và của LPF thứ hai là loại dao động tuần hoàn, là một trong những dạng quan trọng nhất trong tần số cung cấp [16]. Để loại bỏ những dao động này, ngƣời ta đã sử dụng LPS. Các LPF thứ hai đƣợc thiết kế theo cách thức giống nhƣ LPF đầu tiên, hƣớng tới lọc mô men (Temf). Đối với bộ nhận dạng từ thông stato. 1) Bộ nhận dạng từ thông stato phải hoạt động theo một dải tần số từ 50Hz -15 Hz đến 60Hz+15 Hz (42-70 Hz) với động cơ 50-hoặc 60-Hz, hai, bốn, sáu, và tám cực ; dòng 9-1.400 A; và điện áp nạp 220-575 V. 2) Những đáp ứng động của bộ nhận dạng từ thông stato phải phù hợp với dạng nửa chu kỳ của điện áp cung cấp hình sin , tức là 10 ms cho 50 Hz và 8,33 ms cho 60 Hz. 3) Việc tính từ tthông thông phải đƣợc thực hiện trong nửa chu kỳ của điện áp cung cấp hình sin. 4) Thời gian trích mẫu là 250 μs phải đƣợc sử dụng để thực hiện nhận dạng và kiểm soát. Khi đã xác định đƣợc các chỉ tiêu kỹ thuật của bộ nhận dạng từ thông stator, thiết kế lọc dựa trên việc sử dụng các lệnh đầu tiên của bộ lọc Butterworth analog. Ban đầu, các HPFs đƣợc thiết kế với tần số cắt cố định, một trong những giá trị dƣới 10 dƣới tần số kích thích. Các tần số kích thích đƣợc định là tỷ lệ trung bình của sự thay đổi tần số, tức là 55 Hz. Các tiêu chuẩn thiết kế LPFs sau đƣợc sử dụng cho các HPFs. Sau đó, các bộ lọc tƣơng tự đã đƣợc rời rạc hóa bằng cách sử dụng chuyển đổi nhị phân (hoặc phƣơng pháp Tustin) với tỷ lệ lấy mẫu của 250 μs. Ngƣời ta đã 26
  27. quan sát thấy rằng các kết quả tỷ lệ lấy mẫu ở một tần số cao hơn nhiều so Nyquist tần số hoạt động quy định tại mục 1, dẫn đến méo giá trị rất thấp cho các tín hiệu đã tời rạc hóa Các hàm truyền của HPFs sau khi đã rời rạc nhƣ sau: Từ (6), có thể quan sát thấy sự tồn tại của một số không trên vòng tròn đơn nhất và trục phụ thuộc vào giá trị của α, trong đó, lần lƣợt, phụ thuộc vào tần số cắt. Phƣơng trình 6 đƣợc cấy vào vi điều khiển này. Hàm truyền của LPF đã rời rạc hoá nhƣ sau: BẢNG II thông số động cơ 27
  28. và α có giá trị giống nhƣ của (8). Trong trƣờng hợp này, ngƣời ta cũng có thể thấy sự tồn tại của một số không trên vòng tròn đơn vị và một cực phụ thuộc vào giá trị của α, mà giá trị đó phụ thuộc vào tần số cắt. Phƣơng trình (9) đã đƣợc thực hiện trong các vi điều khiển. Hệ số chỉnh định (CF) đƣợc xem xét cho những khác nhau giữa biên độ và giá trị pha của INT sạch trong quan hệ với các LPF, nghĩa là, Bằng tính chuyển đổi từ giá trị cực vào hình chữ nhật ngƣời ta tìm đƣợc: Một số hệ số chỉnh định đã tìm đƣợc. nhân trực tiếp với tín hiệu ra của LPF đầu tiên ta nhận đƣợc các thành phần từ thông stato nhận dạng. tức là: Trong mối quan hệ với HPF ngƣời ta có thể quan sát thấy sai sô của biên độ so với mức độ của tần số đã xác định thực tế là bằng không do đó không cần chỉnh định, còn so với sự trễ pha chúng sẽ đƣợc loại trừ qua việc sử dụng LPF. 28
  29. 4. KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM Thí nghiệm đƣợc tiến hành để kiểm tra của độ thuận lợi của ký thuật điều khiển mô men đềg xuất. Hai WEG chuẩn IM với công suất định mức khác nhau đã đƣợc kiểm tra.Bangr II cho các số liệu ở đơn vị tƣơng đối. Hình 7. Thiết lập thử nghiệm cho động cơ 1. (A) Hình ảnh các phần cứng. (b) Hình ảnh hệ thống kiểm soát. (Courtesy of WEG Equipamentos Eletricos.) Hình. 8. Thiết lập thử nghiệm cho động cơ 2. (A) Hình ảnh các phần cứng. (b) Hình ảnh hệ thống kiểm soát. (Courtesy of WEG Equipamentos Eletricos.) Đối với 1 động cơ, thiết lập thử nghiệm (xem hình 7) gồm một khởi động WEG mềm mô hình SSW-06 với điều khiển mô-men, một đo lực Magtrol cung cấp cùng với một bộ điều khiển và tải mô-men 28 Nm (tối đa giá trị), và một dao động kế. Nó cũng có một phanh điện từ để áp đặt một mô-men tải, một bộ điều khiển PID có thể đƣợc điều chỉnh để nhận đƣợc đáp ứng động mong muốn, và hai đầu ra analog có thể lập trình đƣợc dùng để đo mô-men và tốc độ (trong vòng trên phút) thu đƣợc trong một dao động. Cảm biến mô-men đƣợc sử dụng có một băng thông điều chỉnh đƣợc từ 5 kHz đến 1 Hz và cho phép điều chỉnh 29
  30. giới hạn mô-men của tần số tín hiệu. Động cơ này đƣợc nạp từ một nguồn có tần số thay đổi qua một biến tần có tần số thay đổi từ 40-70HZ, cấp cho bộ khởi động. Một bộ lọc LC đƣợc kết nối với đầu ra biến tần lọc điều chế PWM để nhận đƣợc điện áp thuần sin . Các kết quả thử nghiệm đƣợc trình bày trong bài báo này đã thu đƣợc dƣới 220 V và 50 Hz. Đối với Motor 2, do dòng và công suất tức thời lớn, thiết lập thử nghiệm (xem Hình 8) gồm một khởi động mềm hiện có điều khiển mô-men xoắn và giá trị định mức của dòng điện là 365 A, một máy dc (300 kW) làm việc nhƣ máy động học và một Osiloscpe. Để kiểm tra này có động cơ, do không thể đo mô men vì thiếu thiết bị thích hợp, mô-men động cơ đƣợc nhận dạng bởi thiết bị khởi động mềm thông qua tín hiệu ra tƣơng tự, tốc độ nhận đƣợc thông qua tachogenerator (0-10 V) và dòng điện nhận đƣợc thông qua các thử nghiệm với băng thông 10 kHz-tất cả các tín hiệu thu đƣợc từ osiloscope. Các IM khởi động, dạng sóng của tốc độ, rms dòng hiện tại, và mô-men trục và ƣớc tính theo thời gian đƣợc hiển thị trong Figs 9-14. Để có một so sánh với các kỹ thuật đề xuất trong bài viết này, Figs 9 và 13 hiển thị tính chất khởi động sử dụng kỹ thuật giứi hạn dòng điện tƣơng ứng với động cơ 1 và 2. Ngoài ra, cần lƣu ý rằng, cho tất cả các thí nghiệm thể hiện trong bài báo này, mô-men tải (TL) là hằng số thay vì có các giá trị khác nhau. Nhƣ có thể thấy trong Figs 9 và 13, dù thực tế là dòng đƣợc giới hạn, vẫn có một xung mômen , nghĩa là, mô-men gần nhƣ không đổi ngoại trừ ở giai đoạn cuối của quá trình khởi động khi mô-men tăng lên, khoảng hai lần. Tính chất này không phải là mong muốn, và nó có thể làm hỏng các thành phần cơ khí. Tuy nhiên Chiến lƣợc kiểm soát mô-men đƣợc đề xuất trong bài báo này đã loại bỏ các xung mô-men (Figs 10-12) và giảm thời gian khởi động của tổ hợp động cơ-tải, nhƣ hình 14. 30
  31. Hình 9 Bắt đầu thực hiện các kỹ thuật hiện tại hạn giới hạn động cơ dòng 1-rms hiện tại của I = 2,2 IN và tải mô-men xoắn của TL = 0,1 TN, TN là nơi mô-men xoắn đánh giá (CH1: tốc độ, 636 r / min / div; CH2: rms dòng hiện tại, 10 A / div; CH3: mô-men xoắn trục, 0,2 TN / div). Hình 10 Bắt đầu thực hiện các kỹ thuật mô-men xoắn điều khiển đề xuất cho động cơ 1 với một điểm tham chiếu liên tục động cơ mô-men xoắn T = 0,2 TN và tải mô-men xoắn của TL = 0.1 TN (CH1: tốc độ, 636 r / min / div; CH2.: rms dòng hiện tại, 10 A / div; CH3: mô-men xoắn trục, 0,2 TN / div). 31
  32. Hình 11. Bắt đầu thực hiện các kỹ thuật mô-men xoắn điều khiển đề xuất cho động cơ 1 với hai điểm tham chiếu ban đầu động cơ mô-men xoắn T = 0.16 TN, mô-men xoắn động cơ thức của T = 0,23 TN, và tải mô-men xoắn của TL = 0.1 TN (CH1: tốc độ , 636 vòng / phút / div; CH2: rms dòng hiện tại, 10 A / div; CH3: mô-men xoắn trục 0,2 TN / div). Hình 12. Bắt đầu thực hiện các kỹ thuật mô-men xoắn điều khiển đề xuất cho động cơ 1 với ba điểm tham chiếu ban đầu động cơ mô-men xoắn T = 0.05 TN, trung cấp mô-men xoắn động cơ của T = 0.24 TN, mô-men xoắn động cơ của thức T = 0.22 TN, và tải mô-men xoắn của TL = 0.1 TN (CH1: tốc độ, 636 r / min / div; CH2: rms dòng hiện tại, 10 A / div; CH3: mô-men xoắn trục 0,2 TN / div). 0,2 TN / div). 32
  33. Hình 13. Bắt đầu thực hiện các kỹ thuật hiện tại hạn động cơ 2-rms giới hạn dòng hiện tại của tôi = 2 IN và tải mô-men xoắn của TL = 0.06 TN (CH1: ƣớc tính mô-men xoắn 0,05 TN / div; CH2: rms dòng hiện tại, 200 A / div; CH3: tốc độ, 331 vòng / phút / div). Hình 14. Bắt đầu thực hiện các kỹ thuật kiểm soát mô-men xoắn cho động cơ 2 đề xuất với ba điểm tham chiếu ban đầu động cơ mô-men xoắn T = 0,1 TN, trung cấp mô-men xoắn động cơ của T = 0.14 TN, mô-men xoắn động cơ của thức T = 0,1 TN, và tải mô-men xoắn TL = 0.06 TN (CH1: ƣớc tính mô-men xoắn 0,05 TN / div; CH2: dòng rms hiện tại, 200 A / div; CH3: tốc độ, 331 r / min / div). 33
  34. Hình 15. lỗi Mô-men xoắn-dự toán do stato biến thể kháng dƣới hai nhiệt độ khác nhau: a) t = 25 ◦ C và Δt = 0 ◦ C. (b) t = 90 ◦ C và Δt = 65 ◦ C (CH1, CH2-5,09 Nm / div). Để so sánh, hình 9 và 10 hiển thị các đƣờng cong khởi động mềm của Motor 1 bằng cách sử dụng các kỹ thuật giới hạn dòng điện và kỹ thuật điều khiển mô men tƣơng ứng. Trong cả hai trƣờng hợp, mô-men xoắn tải và thời gian khởi động mềm là nhƣ nhau. Khi xem xét chiến lƣợc điều khiển dòng điện, khi khởi động, động cơ góc mở thyristor đƣợc điều khiển kích hoạt cho đến khi dòng điện đạt đến giới hạn và vẫn còn nằm dƣới giới hạn này cho đến khi động cơ đạt đến tốc độ định mức, khi góc mở thyristor là tối thiểu, tức là, giống nhƣ điện áp cung cấp. Nhƣ vậy dòng điện có thể đƣợc giữ không đổi tại một giá trị đƣợc xác định trƣớc trong toàn bộ thời gian khởi động của động cơ. Tuy nhiên, đối với mô-men ở trên trục động cơ, sự tồn tại của một đóng xung mô-men ở tốc độ quay gần với tốc độ quay định mức là do góc mở ti-ri-sto đã là tối thiểu, áp đặt một điện áp lên động cơ là cho động cơ tăng tốc đột ngột 34
  35. Tính chất tƣơng tự của dòng điện cũng đƣợc kiểm tra cho chiến lƣợc điều khiển mô-men có thể thu đƣợc bằng cách đặt một giá trị không đổi TREF có giá trị không đổi tức là, điểm 1 so sánh. Vì vậy trong trƣờng hợp này, không có dao động mô-men, tốc độ khá trơn tru, và sự thay đổi đột ngột không còn còn nữa. Quan sát thấy rằng việc điều khiển tác động trực tiếp lên mô-men điều đó khác với trƣờng hợp điều khiển dòng điện ở đó không tác động trực tiếp lên dạng của mô men. Trong hình 11, ta có thể nhận đƣợc những đặc tính khởi động khác nhau của kỹ thuật điều khiển mô men, khi thiết lập hai điểm so sánh cho mômen TREF. Trong trƣờng hợp này, dòng điện biến đổi, và nó lặp dạng mô men so sánh. Do đó, ngƣời ta phải thiết lập các đoạn đƣờng mô men so sánh dạng tam giác theo cách sao cho để dòng dây tối đa không vƣợt giá trị giới hạn. Do kết quả của việc dùng mô men so sánh, đƣờng cong tốc độ có dạng của phƣờng trình bậc hai. Nhƣ vậy, theo điều kiện hoạt động cụ thể, dạng của đƣờng cong mô-men có thể đƣợc điều chỉnh và do đó là đặc tính tốc độ. Nó có nghĩa là, khi sử dụng kỹ thuật điều khiển mô men, một dạng tăng tốc rất tốt có thể đƣợc thiết kế bởi xung mô-men tự do trong suốt quá trình khởi động trong giai đoạn bắt đầu toàn bộ. Điều kiện thứ ba chia ra ở hình 12. Trong trƣờng hợp này, ba điểm tham chiếu cho TREF đƣợc xem xét. Đối với điểm đầu tiên, mô-men ban đầu đƣợc thiết kế mô-men so sánh có dạng tam giác. Sau đó, mô-men đƣợc thay đổi để có giá trị gần nhƣ không đổi, nghĩa là, điểm hai và ba có giá trị tƣơng tự. Có thể thấy trong ví dụ này, giá trị hiệu dụng dòng dây bám theo tính chất của mô men so sánh. Trong trƣờng hợp này, cũng nhƣ vậy, ngƣời ta phải thiết lập các đoạn tam giác mô men so sánh để sao cho giá trị dòng dây cực đại không vƣợt quá giá trị dòng dây giới hạn. Tƣơng tự dạng tốc độ khi mô men động cơ đƣợc thiết kế dạng tam giác thì tốc độ khá mịn dặc biệt khi mới khởi động. Cuối cùng, hình 13 và 14 hiển thị các kết quả khởi động thu đƣợc từ Motor 2 khi sử dụng hai chiến lƣợc điều khiển khởi động mềm khác nhau. 35
  36. Nhƣ đã đề cập trƣớc đó, kỹ thuật giới hạn dòng điện có thể đƣợc sử dụng để hạn chế các dòng dây, nhƣng mô-men có xung không mong muốn (Hình 13). Khi sử dụng kỹ thuật điều khiển mô-men, dao động của mô-men đƣợc loại bỏ, và thời gian khởi động của tổ hợp động cơ - tải đƣợc rút ngắn. (Hình 14). Trong hình 14, ba điểm tham chiếu cho TREF đƣợc xem xét. Trong trƣờng hợp này, không giống nhƣ dạng sóng hình 12, 2 dạng tam giác mô men so sánh đƣợc thiết kế. Ở giai đoạn đầu tiên khởi động xung tam giác tăng lên sau đó thì giảm xuông. Kết quả là, các dạng sóng tốc độ giống nhƣ một S mịn ở đầu và cuối của thời kỳ bắt đầu động cơ. Giá trị hiệu dụng của dòng điện dây bám theo dạng mô men so sánh. Từ hình 9-12 ngƣời ta lại quan sát thấy các tính chất vi tƣơng tự nhƣ: sự giảm mô-men trong điều khiển mô men hoặc có giới hạn dòng điện. Tuy nhiên khi quan sát chi tiết hơn, sẽ thấy rằng sự giảm mô men này có tính tức thời sau khi ta giảm tăng tốc động cơ, nói cách khác, lúc bắt đầu của trạng thái ổn định. Lý do của tính chất này của mô-men là dựa trên sự thay đổi điều kiện động cơ. Tại thời điểm ngay trƣớc khi bắt đầu của trạng thái ổn định, động cơ là tăng tốc, và khi trạng thái khởi động ổn định, số lƣợng dao động của mô men điện tùy phụ thuộc vào các thông số của hệ thống có khí [16]. Ngoài ra, quan sát rằng trong kỹ thuật điều khiển mô-men các dao động của mô men rất nhỏ vì sự tăng tốc gần nhƣ không đổi trong suốt quá trình khởi động. Lƣu ý cuối cùng, điều quan trọng là đƣa vào tính toán nhƣng nội dung sau. Ở bộ biến tần điện trở stato có thể xác định bằng thử nghiệm ở điện áp dc trong đó áp dụng điện áp khi dòng điện đƣợc đo ở[17]. Dòng DC bằng dòng định mức máy diệnđƣợc cấp vào cuộn dây máy khi áp dụng véc tơ không gian điện áp đơn biên độ của nó là PWM đƣợc điều khiển Tuy nhiên thí nghiệm này không đƣợc sử dụng để nhận điện trở stato nếu không thay đổi phần cứng bộ khởi động mềm chuẩn. Phƣơng pháp đƣợc sử dụng, do đó, nhận đƣợc dữ liệu phẳng của động cơ để ƣớc tính giá trị trung bình điện trở Stator nhƣ là hàm của giá trị trung bình tổn hao 36
  37. trung bình của động cơ làm việc ở trạng thái ổn định. Thứ tự của tính toán dựa trên tính chất tính toán của động cơ[18]. Hình. 15 cho thấy ảnh hƣởng của sự thay đổi điện trở stato và sự thay đổi tổn hao vƣợt giá trị dùng để tính toán giá trị trung bình điện trở stato ở nhiệt độ 650C. Do vậy để dự báo sai số mô men thƣờng sử dụng giá trị điện trở tính toán là: Rs = 1,1. Rs Điều khiển mô men đƣợc giới hạn theo mô men đặt. Vì vậy, khi thực hiện lại động cơ, mô-men tăng tốc vào thời điểm bắt đầu khởi động. Ví dụ, nếu tốc độ không giảm quá nhiều, điện áp tức thời gián đoạn cũng làm gián đoạn tốc độ, và giống nhƣ thể hiện trong hình 11, 12 và 14. Tất cả các phƣơng trình đƣợc sử dụng để xác định mô-men dựa trên một hệ thống cân bằng. Vì vậy, một hệ thống mất cân bằng sẽ gây ra lỗi mô-men. Lỗi này phải đƣợc xem xét khi lựa chọn giới hạn mô-men, có giá trị lớn hơn giá trị tối thiểu cần thiết để khởi động tải. Nhận dạng đƣợc sự dao động điện áp không cân bằng sẽ không cấp sự cân bằng dao động mô-men trong hệ thống đã đƣợc lọc. 37
  38. 5. KẾT LUẬN Một kỹ thuật đơn giản để điều khiển mô-men động cơ IM điện trong thời gian khởi động đã đƣợc trình bày. Sử dụng kỹ thuật này, mô-men động cơ có thể đƣợc thiết kế theo mô-men tải, và gia tốc có thể đƣợc duy trì không đổi trong giai đoạn bắt đầu khởi động. Chiến lƣợc đề nghị loại bỏ dao động mô-men trong quá trình khởi động, và nó có thể giảm thời gian khởi động của tập hợp động cơ- tải. Nó bao gồm những điều sau đây. 1) An HPF để vƣợt qua đo không trực tuyến từ tín hiệu đầu vào tƣơng tự đến một giá trị chấp nhận đƣợc. 2) An LPF sử dụng thay cho INT một để tránh việc tích hợp vấn đề trôi. Các sai số liên quan tới việc nhận dạng từ thông đƣợc thực hiện bằng sử dụng bộ khử đơn giản bộ khử này dựa trên cơ sở hoạt động ở trạng thái ổn định. 3) An LPF để lọc mô-men động cơ điện từ các nhận dạng từ thông stato Các kết quả thử nghiệm cho thấy tính chất tốt của đề xuất kỹ thuật đã đƣợc thực hiện trong một sản phẩm thƣơng mại mà không có thêm chi phí. 38
  39. CHƢƠNG 3. MÔ PHỎNG MATLAB HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG MỀM ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ CÓ MOMEN KHÔNG ĐỔI 1. GIỚI THIỆU VỀ MATLAB – SIMULINK. 1.1. MATLAB MATLAB (Matrix Laboratory) là một phần mềm khoa hộc đƣợc thiết kế để cung cấp việc tính toán số và hiển thị đồ thị bằng ngôn ngữ lập trình bậc cao. MATLAB cung cấp các tính năng tƣơng tác tuyệt vời cho phép ngƣời sử dụng thao tác sữ liệu linh hoạt dƣới dạng ma trận để tính toán và quan sát. Các dữ liệu cào trong MATLAB có thể đƣợc nhập từ M – file hoặc từ Command line, trong đó các tập lệnh đƣợc cho trƣớc bởi MATLAB. MATLAB cung cấp cho ngƣời dùng các toolbox tiêu chuẩn tùy chọn. Ngƣời dùng có thể tạo ra các hộp công cụ riêng cho mình bao gồm M – file đƣợc viết cho các ứng dụng cụ thể. Chúng có thể sử dụng các tập tin để trợ giúp của MATLAB cho các chức năng và các lệnh liên quan đến toolbox có sẵn (dùng lệnh Help). Màn hình tiêu chuẩn sau khi khởi động Matlab đƣợc biểu diễn ở hình 3.1: Hình 3.1 màn hình khởi động Matlab 39
  40. 2. SIMULINK Simulink là một công cụ trong matlab dùng để mô hình, mô phỏng và phân tích các hệ thống động với môi trƣờng giao diện sử dụng bằng đồ họa. Việc sử dụng mô hình đƣợc đơn giản hóa bằng các hoạt động nhấp chuột và kéo thả. Simulink bao gồm các bộ thƣ viện khối với các hộp công cụ toàn diện cho cả việc phân tích tuyến tính hoặc phi tuyến. Simulink là một phần quan trọng của Matlab và có thể dễ dàng chuyển đổi qua lại trong quá trình phân tích và vì vậy ngƣời ta có thể tận dụng đƣợc ƣu thế của cả hai môi trƣờng. Có 2 cách mở Simulink: - Click vài biểu tƣợng Simulink icon trên thanh công cụ (hình 3.2): Hình 3.2 Biểu tƣợng Simulink - Từ cửa sổ comman windown, nhập lệnh simulink và enter (hình 3.3): Hình 3.3 Cửa sổ đăng nhập Simulink 40
  41. Cửa sổ thƣ viện Simulink sẽ hiển thị (Hình 3.4): Hình 3.4 Thƣ viện Simulink Có 2 cách để tạo một mô hình mới : - Click vào biểu tƣợng New model hoặc ấn tổ hợp phím Ctrl – N (Hình 3.5) Hình 3.5 Icon New model tạo thƣ mục mới - Menu File New model. Cửa số xây dựng mô hình xuất hiện (Hình 3.6): Hình 3.6 Vùng làm việc Simulink 41
  42. Tạo các khối: từ thƣ viện Simulink chọn khối cần dùng, nhấp và kéo ra cửa sổ mô hình (Hình 3.7) Hình 3.7 Các khối trong thƣ viện Simulink Lƣu trữ mô hình bằng lệnh save ( File save) hoặc click chuột vào icon save hay giữ tổ hợp phím Ctrl – S. 3. MÔ HÌNH HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG MỀM VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG. Sơ đồ khởi động mềm của động cơ không đồng bộ trình bày ở hình 4.1. hệ thống gồm ba cặp thyristornối ngƣợc, một vi điều khiển (µC) thực hiện nhiệm vụ mạch điều khiển và bảo vệ, mạch tạo dạng xung điều khiển và mạch tƣơng tự ngoại vi. Mạch ngoại vi tƣơng tự đƣợc cấp 3 điện áp dâyvà hai tín hiệu dòng thông qua máy biến áp và đầu dò hiệu ứng dòng điện Hall tƣơng ứng. Chỉ có một trong những tín hiệu dòng đƣợc sử dụng nhƣ là tín hiệu hản hồi để giữ cho dòng điện không đổi bằng giá trị đặt sẵn trong thời gian khởi động. Dòng thứ ba có thể suy ra hai tín hiệu bởi vi điều khiển, nhƣng sau đó sẽ không đƣợc sử dụng cho mục đích bảo vệ chống quá tải hoạt động không cân bằng và phát hiện lỗi. Ba tín hiệu áp dây chỉ để sử dụng để phát hiện điểm zero của điện áp và báo điện áp thấp và quá áp. Theo thứ tự RST của điện áp cung cấp, các thyristor của bộ điều khiển điện áp sẽ đƣợc kích hoạt tuần tự nhƣ đánh dấu trong hình 2.1, kết quả là có sự lệch pha 600 giữa các van dẫn trong khi khởi động cũng nhƣ trong các trạng thái ổn định, không kể chu kỳ đầu tiên. Để loại bỏ dao động ở tần số lƣới cung cấp trong momen, ta sử dụng thuật giải mở khác nhau cho các van T1, T2, T3 cho 42
  43. chu kỳ đầu tiên của điện áp lƣới đối với trƣờng hợp dòng điện dây liên tục và không liên tục tùy thuộc vào việc kích hoạt góc α nhỏ hoặc lớn hơn góc hệ số công suất (PE) của máy dị bộ ở độ trƣợt s = 1. Để đảm bảo dòng điện không đổi trong thời gian khởi động, ta thực hiện điều khiển góc mở thyristor bằng so sánh 2 tín hiệu: cosin và điện áp không đổi nhƣ mô tả ở phần sau. Bảng 1. Các chế độ hoạt động của động cơ 43
  44. 4. MÔ PHỎNG MATLAB HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG MỀM ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ CÓ MOMEN KHÔNG ĐỔI. Sơ đồ cấu trúc điều khiển đƣợc biểu diễn ở hình 3.8: Hình 3.8 Sơ đồ cấu trúc điều khiển Mô phỏng khối tạo xung điều khiển mở thyristor trên Simulink (hình 3.9) Hình 3.9 Khối tạo xung mở thyristor Chọn tần số cắt và góc mở của khối tạo xung (Hình 3.10): Hình 3.10 Bảng chọn tần số cắt và góc mở của khối tạo xung 44
  45. Hình ảnh 6 xung khi ra(hình 3.11): Hình 3.11 tín hiệu xung ra của 6 thyristor Cấu trúc bộ điều khiển PI (Hình 3.12) Hình 3.12 Bộ điều khiển PI 45
  46. Cấu trúc mạch lực thyristor (hình 3.13): Hình 3.13 Cấu trúc mạch lực Thyristor Cấu trúc chọn động cơ không đồng bộ ba pha(Hình 3.14): Hình 3.14 Động cơ không đồng bộ 46
  47. Các tham số động cơ không đồng bộ đƣợc chọn (Hình 3.15) Hình 3.15 Tham số động cơ không đồng bộ Các tín hiệu lấy ra sau động cơ không đồng bộ thông qua khối Machines Meaurement Demux trong thƣ viện Simulink (hình 3.16) Hình 3.16 Khối Machines Meaurement Demux 47
  48. Khối tính toán momen đƣợc xác định nhƣ trong hình 3.17: Hình 3.17 Khối tính toán momen Khối Fcn trong khối tính toán momen đƣợc biểu diễn (Hình 3.18): Hình 3.18 Chọn công thức của Fcn Khối tính toán từ thông đƣợc biểu diễn nhƣ sau (Hình 3.19): 48
  49. Hình 3.19 khối tính toán từ thông Mô hình Matlab khởi động mềm động cơ không đồng bộ có momen không đổi: 49
  50. Hình 3.20 hệ thống khởi động mềm động cơ không đồng bộ có momen không đổi 50
  51. 5. KẾT QUẢ MÔ PHỎNG. Tín hiệu momen đầu ra đƣợc thể hiện ở hình 3.21 Hình 3.21 tín hiệu momen đầu ra Ở thời điểm ban đầu của quá trình tín hiệu momen có dao động do một số xung nhiễu. Sau một khoảng thời gian, momen đã đã phẳng không còn dao động, lúc này momen đã đƣợc kiểm soát trong quá trình khởi động. Tín hiệu momen phản hồi (hình 3.22): Hình 3.22 tín hiệu momen phản hồi 51
  52. Tín hiệu tốc độ của động cơ trong quá trình khởi động (hình 3.23): Hình 3.23 tín hiệu tốc độ Tín hiệu dòng điện: Hình 3.24 tín hiệu dòng điện trong quá trình khởi động 52
  53. Ở khởi động trực tiếp dòng điện lớn hơn dòng định mức 2 – 5 lần, trong khởi động mềm có momen không đổi, dòng điện đƣợc kiểm soát và tín hiệu trong quá trình luôn đạt chế độ hình sin và chất lƣợng tín hiệu mịn và ổn định. 6. KẾT LUẬN KẾT QUẢ MÔ PHỎNG Động cơ không đồng bộ đƣợc dùng trong nhiều ứng dụng mà đòi hỏi đáp ứng momen nhanh và thực hiện truyền động chất lƣợng cao. Qua nghiên cứu ta có đƣợc những kết luận sau: - Khi chế tạo khởi động mềm tốt nhất sử dụng sơ đồ đối xứng phần cứng sẽ thỏa mãn đƣợc đầu đủ các phụ tải khác nhau. - Góc điều khiển ban đầu của bộ khởi động mềm không nên để ở 1800 vì nhƣ vậy sẽ kéo dài thời gian khởi động, dẫn đến không cần thiết. - Việc điều khiển khởi động mềm nên sử dụng hệ kín, đơn giản dùng một hồi tiếp theo dòng stato của động cơ, kết hợp với các bộ điều khiển hiện đại nhƣ PI hoặc PID. 53
  54. TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Phùng Quang MATLAB & SIMULINK dành cho kỹ sƣ điều khiển tự động. 54
  55. KẾT LUẬN Qua mƣời hai tuần thực hiện đề tài: “Mô phỏng Matlab hệ thống khởi động mềm động cơ không đồng bộ có momen không đổi ” em đã tìm hiểu đƣợc rất nhiều vấn đề về: - Tìm hiểu đƣợc động cơ không đồng bộ về cấu tạo, nguyên lý hoạt động. Các phƣơng pháp khởi động động cơ không đồng bộ roto lồng sóc. - Tìm hiểu đƣợc phƣơng pháp khởi động mềm đặc biệt là khởi động mềm có điều khiển trực tiếp momen. - Mô phỏng thành công trên Matlab Simulink hệ thống khởi động mềm động cơ không đồng bộ có momen không đổi. Tập đồ án còn nhiều hạn chế, nhƣng trong quá trình thực hiện đề tài đã giúp em tự đánh giá và hiểu kỹ hơn về các kiến thức chuyên môn. Đó cũng là kết quả của quá trình học tập cùng với sự dạy dỗ tận tình của các các thầy cô trong bộ môn Điện tự động. Em xin chân thành cảm ơn tới các thầy cô và đặc biệt là thầy giáo GS.TSKH. Thân Ngọc Hoàn đã chỉ bảo tận tình để em hoàn thành đồ án tốt nghiệp kết thúc khoá học. Em xin chân thành cảm ơn! 55