›
›

Bài giảng Phân tích các hệ truyền động điện sử dụng MatLab/Simulink - Phần 2: Truyền động động cơ không đồng bộ ba pha - Nguyễn Thanh Sơn

pdf 64 trang haiha333 08/01/2022 6910
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Phân tích các hệ truyền động điện sử dụng MatLab/Simulink - Phần 2: Truyền động động cơ không đồng bộ ba pha - Nguyễn Thanh Sơn", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfbai_giang_phan_tich_cac_he_truyen_dong_dien_su_dung_matlabsi.pdf

Nội dung text: Bài giảng Phân tích các hệ truyền động điện sử dụng MatLab/Simulink - Phần 2: Truyền động động cơ không đồng bộ ba pha - Nguyễn Thanh Sơn

  1. PHÂN TÍCH CÁC HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN SỬ DỤNG MATLAB/Simulink Phần 2: TRUYỀN ĐỘNG ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA TS. Nguyễn Thanh Sơn Viện Điện ĐHBK Hà Nội 1 Chương 1. ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 1.1 Giới thiệu  Động cơ không đồng bộ làm việc dựa trên nguyên lý của máy điện cảm ứng.  Trong tất cả các loại động, động cơ không đồng bộ được sử dụng rộng rãi nhất trong công nghiệp, thương mại và dân sự. 2 1
  2. Chương 1. ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 1.2 Cấu tạo.  Động cơ không đồng bộ ba pha bao gồm hai loại: -Động cơ không đồng bộ ba pha rôto dây quấn. -Động cơ không đồng bộ ba pha rôto lồng sóc. Động cơ bao gồm stato (phần tĩnh) và rôto (phần quay). 3 Chương 1. ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 1.2 Cấu tạo Hình.1.1: Stato của động cơ không động bộ 4 ba pha công suất 2 mã lực (2HP) 2
  3. Chương 1. ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 1.2 Cấu tạo Rôto lồng sóc (Squirrel-cage rotor) Rôto dây quấn (Wound rotor) 5 Hình.1.2: Rôto động cơ không động bộ ba pha Chương 1. ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 1.2 Cấu tạo  Rô to dây quấn: bao gồm ba cuộn dây thường là nối Y. Đầu còn lại của các cuộn dây nối với vành trượt trên trục rôto để mắc với điện trở ngoài. 6 Hình.1.3: Rôto dây quấn 3
  4. Chương 1. ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 1.2 Cấu tạo Hình.1.4: Các cuộn dây rôto đấu Y và một đầu 7 nối với điện trở ngoài qua vành trượt Chương 1. ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 1.2 Cấu tạo  Rô to lồng sóc: bao gồm các thanh dẫn được bố trí trên bề mặt rô to và hai đầu được hàn với vòng ngắn mạch. 8 Hình.1.5: Rôto lồng sóc 4
  5. Chương 1. ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 1.3 Các khái niệm cơ bản  Tần số điện áp nguồn đặt vào stato: f1  Số đôi cực của động cơ: N p  Tốc độ từ trường quay (tốc độ đồng bộ): 2 f1 1 (1.1) N p 9 Chương 1. ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 1.3 Các khái niệm cơ bản  Tốc độ cơ hay tốc đô của rô to:n  Tốc độ của từ trường: n1  Tốc độ trượt n slip được định nghĩa như sau: nslip n1 n (1.2) 10 5
  6. Chương 1. ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 1.3 Các khái niệm cơ bản  Hệ số trượt s được định nghĩa như sau: n n s 1 (1.3) n1 Từ (1.3) suy ra: n 1 s n1 (1.4) 11 Chương 1. ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 1.3 Các khái niệm cơ bản  Hệ số trượt s cũng có thể được tính theo vận tốc góc như sau:   s 1 (1.5) 1  1 s 1 (1.6) 12 6
  7. Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.1 Phương trình đặc tính cơ  Được xây dựng từ sơ đồ thay thế gần đúng một pha của động cơ không đồng bộ với các giả thiết sau: -Ba pha của động cơ là đối xứng -Khe hở không khí là đồng đều -Các thông số của động cơ không đổi (không phụ thuộc vào nhiệt độ, điện trở rôto không phụ thuộc tần số dòng điện rôto, mạch từ chưa bão 13 hòa nên điện kháng không đổi). Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.1 Phương trình đặc tính cơ -Tổng dẫn mạch từ không thay đổi, dòng điện từ hóa không phụ thuộc tải mà chỉ phụ thuộc điện áp đặt vào stato của động cơ. -Bỏ qua tổn thất do ma sát và tổn thất trong lõi thép. -Điện áp lưới hoàn toàn sin và đối xứng ba pha. 14 7
  8. Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.1 Phương trình đặc tính cơ Hình.2.1: Sơ đồ thay thế một pha của động cơ 15 không đồng bộ ba pha Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.1 Phương trình đặc tính cơ U1 trị số hiệu dụng của điện áp stato ' I ,, II1 2 dòng điện từ hóa, dòng điện stato và dòng điện rôto quy đổi về stato ' X,, X1  X 2  điện kháng mạch từ hóa, điện kháng tản stato và điện kháng tản rôto quy đổi về stato ' R ,, RR1 2 điện trở tác dụng của mạch từ hóa của cuộn dây stato và của mạch rôto 16 quy đổi về stato 8
  9. Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.1 Phương trình đặc tính cơ Từ sơ đồ thay thế một pha, dòng điện stato được tính như sau: 1 1 I1 U 1 (2.1) 2 2' 2 R X  R R 2 X 2 1 nm s ' Điện kháng ngắn mạch: Xnm X1 X 2  (2.2) 17 Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.1 Phương trình đặc tính cơ Dòng điện rôto quy đổi về stato được tính như sau: 1 I' U 2 1 2 (2.3) R' R 2 X 2 1 nm s Phương trình (2.3) được gọi là đặc tính dòng 18 điện rôto. 9
  10. Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.1 Phương trình đặc tính cơ Phương trình (2.1) được gọi là đặc tính dòng điện stato. Từ (2.1) ta thấy: 1 1  0sIU 1, , IU 1 12 2 2 1 2 ' 2 R X  RR X 1 2 nm 1 '  1sIU0, 1 1 , I 2 0 R2 X 2 19   Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.1 Phương trình đặc tính cơ Ví dụ 2.1: Sử dụng MATLAB để khảo sát đặc tính dòng điện stato của động cơ không đồng bộ ba pha có thông số sau (phần 1): -Tần số điện áp nguồn đặt vào stato: f 50 Hz -Số đôi cực của động cơ: N p 2 -Điện trở tác dụng của mạch từ hóa: R 10  -Điện kháng mạch từ hóa: X  10  -Điện trở cuộn dây stato: R1 10  20 10
  11. Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.1 Phương trình đặc tính cơ Ví dụ 2.1: Sử dụng MATLAB để khảo sát đặc tính dòng điện stato của động cơ không đồng bộ ba pha có thông số sau (phần 2): -Điện trở rôto quy đổi về stato: R2 5  -Điện kháng ngắn mạch: X nm 15  -Điện áp hiệu dụng pha của stato: U1 220 V 21 Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.1 Phương trình đặc tính cơ Ví dụ 2.1 (phần 3): clc; clear; T = 1e-3; t = 0:T:0.1; f1 = 50; Np = 2; U1 = 220; 22 Rm = 10; 11
  12. Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.1 Phương trình đặc tính cơ Ví dụ 2.1 (phần 4) : Xm = 10; R1 = 10; R2 = 5; Xnm = 15; omega = 0:1:200; omega1 = 2*pi*f1/Np; s = (omega1 - omega)/omega1; 23 Im = U1/(sqrt(Rm^2 + Xm^2)); Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.1 Phương trình đặc tính cơ Ví dụ 2.1 (phần 5): I2 = U1./(sqrt((R1 + R2./s).^2 + Xnm^2)); I1 = Im + I2; plot(I1, omega,'b-','linewidth',2); xlabel('I1(A)'); ylabel('omega(rad/s)'); 24 12
  13. Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.1 Phương trình đặc tính cơ 200Ví dụ 2.1 (phần 6): 180 Hình.2.2: Đặc tính 160 dòng điện stato của 140 động cơ không 120 đồng bộ ba pha 100 omega(rad/s) 80 60 40 20 0 25 15 20 25 30 I1(A) Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.1 Phương trình đặc tính cơ Ví dụ 2.2: Sử dụng MATLAB để khảo sát đặc tính dòng điện rôto của động cơ không đồng bộ ba pha có thông số sau (phần 1): -Tần số điện áp nguồn đặt vào stato: f 50 Hz -Số đôi cực của động cơ: N p 2 -Điện trở tác dụng của mạch từ hóa: R 10  -Điện kháng mạch từ hóa: X  10  -Điện trở cuộn dây stato: R1 10  26 13
  14. Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.1 Phương trình đặc tính cơ Ví dụ 2.2: Sử dụng MATLAB để khảo sát đặc tính dòng điện rôto của động cơ không đồng bộ ba pha có thông số sau (phần 2): -Điện trở rôto quy đổi về stato: R2 5  -Điện kháng ngắn mạch: X nm 15  -Điện áp hiệu dụng pha của stato: U1 220 V 27 Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.1 Phương trình đặc tính cơ Ví dụ 2.2 (phần 3): clc; clear; T = 1e-3; t = 0:T:0.1; f1 = 50; Np = 2; U1 = 220; 28 Rm = 10; 14
  15. Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.1 Phương trình đặc tính cơ Ví dụ 2.2 (phần 4): Xm = 10; R1 = 10; R2 = 5; Xnm = 15; omega = 0:1:150; omega1 = 2*pi*f1/Np; s = (omega1 - omega)/omega1; 29 I2 = U1./(sqrt((R1 + R2./s).^2 + Xnm^2)); Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.1 Phương trình đặc tính cơ Ví dụ 2.2 (phần 5): plot(I2, omega,'b-','linewidth',2); xlabel('I2(A)'); ylabel('omega(rad/s)'); 30 15
  16. Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.1 Phương trình đặc tính cơ 150Ví dụ 2.2 (phần 6): Hình.2.3: Đặc tính dòng điện rôto của 100 động cơ không đồng bộ ba pha omega(rad/s) 50 0 31 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 I2(A) Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.1 Phương trình đặc tính cơ Phương trình đặc tính cơ được xây dựng dựa trên nguyên lý cân bằng công suất trong động cơ. Công suất điện từ của động cơ được tính P1 như sau: P1 M 1. 1 (2.4) M1 là mô men điện từ của động cơ là tốc độ góc của từ trường quay 1 32 16
  17. Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.1 Phương trình đặc tính cơ Nếu bỏ qua công suất tổn hao cơ học thì: (2.5) M1 Mc M M c là mô men cơ Công suất điện từ bao gồm hai thành phần: 1-Công suất cơ trên trục động cơ:Pc 33 2-Công suất tổn hao đồng trong rôto: P2 Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.1 Phương trình đặc tính cơ Phương trình cân bằng công suất: (2.6) PP1 c P 2 M 1 M  P 2 (2.7) PM2  1 Ms  1 (2.8) 34 17
  18. Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.1 Phương trình đặc tính cơ Mặt khác, công suất tổn hao rôto được tính như sau: '2 ' (2.9) P2 3 IR 2 2 '2 ' 3I2 R 2 Nên: M (2.10) s1 35 Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.1 Phương trình đặc tính cơ ' ThayI2 từ phương trình (2.3) vào (2.10) thu được: 3U2 R ' M 1 2 (2.11) ' 2 R2 2 1 R 1 Xsnm s Phương trình (2.11) là phương trình đặc tính cơ 36 của động cơ không đồng bộ 18
  19. Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.1 Phương trình đặc tính cơ Ví dụ 2.3: Sử dụng MATLAB để khảo sát đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ ba pha có thông số sau (phần 1): -Tần số điện áp nguồn đặt vào stato: f 50 Hz -Số đôi cực của động cơ: N p 2 -Điện trở tác dụng của mạch từ hóa: R 10  -Điện kháng mạch từ hóa: X  10  -Điện trở cuộn dây stato: R1 10  37 Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.1 Phương trình đặc tính cơ Ví dụ 2.3: Sử dụng MATLAB để khảo sát đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ ba pha có thông số sau (phần 2): -Điện trở rôto quy đổi về stato: R2 5  -Điện kháng ngắn mạch: X nm 15  -Điện áp hiệu dụng pha của stato: U1 220 V 38 19
  20. Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.1 Phương trình đặc tính cơ Ví dụ 2.3 (phần 3): clc; clear; T = 1e-3; t = 0:T:0.1; f1 = 50; Np = 2; U1 = 220; 39 Rm = 10; Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.1 Phương trình đặc tính cơ Ví dụ 2.3 (phần 4): R1 = 10; R2 = 5; Xnm = 15; omega = 0:1:150; omega1 = 2*pi*f1/Np; s = (omega1 - omega)/omega1; 40 20
  21. Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.1 Phương trình đặc tính cơ Ví dụ 2.3 (phần 5): M = 3*U1^2*R2./omega1./s./((R1 + R2./s).^2 + Xnm^2); plot(M, omega,'b-','linewidth',2); xlabel('M(N.m)'); ylabel('omega(rad/s)'); 41 Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.1 Phương trình đặc tính cơ 150Ví dụ 2.3 (phần 6): Hình.2.4: Đặc tính cơ của động cơ 100 không đồng bộ ba pha omega(rad/s) 50 0 42 6 8 10 12 14 16 18 M(N.m) 21
  22. Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.1 Phương trình đặc tính cơ Mô men tới hạnM th là mô men ứng với: dM dM 0 (2.12) ds d R' s 2 (2.13) th 2 2 R1 X nm 43 Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.1 Phương trình đặc tính cơ Thay (2.13) vào (2.11) thu được mô men tới hạn có dạng như sau: 2 3U1 M th (2.14) 2 R R2 X 2 1 1 1 nm Dấu (+) ứng với trạng thái động cơ Dấu (-) ứng với trạng thái máy phát Mô men tới hạn ở chế độ máy phát lớn hơn 44 mô men tới hạn ở chế độ động cơ 22
  23. Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.1 Phương trình đặc tính cơ Độ cứng của đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ có thể được tính gần đúng như sau: dM 2M s th th (2.15)  2 d 1 s 45 Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.1 Phương trình đặc tính cơ Ví dụ 2.4: Sử dụng MATLAB để tính mô men tới hạn và độ cứng của động cơ không đồng bộ ba pha có thông số sau (phần 1): -Tần số điện áp nguồn đặt vào stato: f 50 Hz -Số đôi cực của động cơ: N p 2 -Điện trở tác dụng của mạch từ hóa: R 10  -Điện kháng mạch từ hóa: X  10  -Điện trở cuộn dây stato: R1 10  46 23
  24. Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.1 Phương trình đặc tính cơ Ví dụ 2.4: Sử dụng MATLAB để tính mô men tới hạn và độ cứng của động cơ không đồng bộ ba pha có thông số sau (phần 2): -Điện trở rôto quy đổi về stato: R2 5  -Điện kháng ngắn mạch: X nm 15  -Điện áp hiệu dụng pha của stato: U1 220 V 47 Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.1 Phương trình đặc tính cơ Ví dụ 2.4 (phần 3): clc; clear; T = 1e-3; t = 0:T:0.1; f1 = 50; Np = 2; U1 = 220; 48 Rm = 10; 24
  25. Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.1 Phương trình đặc tính cơ Ví dụ 2.4 (phần 4): Xm = 10; R1 = 10; R2 = 5; Xnm = 15; omega = 0:1:150; omega1 = 2*pi*f1/Np; s = (omega1 - omega)/omega1; 49 Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.1 Phương trình đặc tính cơ Ví dụ 2.4 (phần 5): M = 3*U1^2*R2./omega1./s./((R1 + R2./s).^2 + Xnm^2); Mth = 3*U1^2./2/omega1./(R1 + sqrt(R1^2 + Xnm^2)); sth = R2/sqrt(R1^2 + Xnm^2); beta = 2*Mth*sth./omega1./s.^2; plot(M, omega,'b-','linewidth',2); 50 xlabel('M(N.m)'); 25
  26. Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.1 Phương trình đặc tính cơ Ví dụ 2.4 (phần 6): ylabel('omega(rad/s)'); hold on; M_th = [Mth Mth]; omega_th = [0 150]; plot(M_th, omega_th,'r ','linewidth',2); legend('Dac tinh co','Mo men toi han'); pause; 51 close; Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.1 Phương trình đặc tính cơ Ví dụ 2.4 (phần 7): plot(M, beta,'b-','linewidth',2); xlabel('M(N.m)'); ylabel('beta(N.m/rad/sec)'); pause; close; 52 26
  27. Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.1 Phương trình đặc tính cơ 150Ví dụ 2.4 (phần 8): Dac tinh co Hình.2.5: Đặc tính Mo men toi han cơ của động cơ 100 không đồng bộ ba pha với mô men tới hạn 16,49 (N.m) omega(rad/s) 50 0 53 6 8 10 12 14 16 18 M(N.m) Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.1 Phương trình đặc tính cơ Ví30 dụ 2.4 (phần 9): Hình.2.6: Độ cứng 25 của động cơ không 20 đồng bộ theo mô men 15 beta(N.m/rad/sec) 10 5 0 54 6 8 10 12 14 16 18 M(N.m) 27
  28. Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.2 Ảnh hưởng của các thông số Theo phương trình đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ (phương trình (2.11)), các thông số sau sẽ ảnh hưởng đến đặc tính cơ: -Điện áp stato -Điện trở và điện kháng mạch stato (có thể nối thêm điện trở phụ và điện kháng stato) -Điện trở mạch rôto (nối thêm điện trở phụ đối với động cơ rôto dây quấn) 55 -Tần số nguồn cấp cho động cơ và số đôi cực Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.2.1 Ảnh hưởng của suy giảm điện áp Ví dụ 2.5: Sử dụng MATLAB khảo sát đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ khi điện áp cấp cho động cơ sau giảm (phần 1): -Tần số điện áp nguồn đặt vào stato: f 50 Hz -Số đôi cực của động cơ: N p 2 -Điện trở tác dụng của mạch từ hóa: R 10  -Điện kháng mạch từ hóa: X  10  -Điện trở cuộn dây stato: R1 10  56 28
  29. Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.2.1 Ảnh hưởng của suy giảm điện áp Ví dụ 2.5: Sử dụng MATLAB khảo sát đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ khi điện áp cấp cho động cơ sau giảm (phần 2): -Điện trở rôto quy đổi về stato: R2 5  -Điện kháng ngắn mạch: X nm 15  -Điện áp hiệu dụng pha của stato suy giảm từ : U1 220 VU 2 180 VU 3 150 V 57 Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.2.1 Ảnh hưởng của suy giảm điện áp Ví dụ 2.5 (phần 3): clc; clear; T = 1e-3; t = 0:T:0.1; f1 = 50; Np = 2; U1 = 220; 58 U2 = 180; 29
  30. Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.2.1 Ảnh hưởng của suy giảm điện áp Ví dụ 2.5 (phần 4): U3 = 150; Rm = 10; Xm = 10; R1 = 10; R2 = 5; Xnm = 15; omega = 0:1:150; 59 omega1 = 2*pi*f1/Np; Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.2.1 Ảnh hưởng của suy giảm điện áp Ví dụ 2.5 (phần 5): s = (omega1 - omega)/omega1; M1 = 3*U1^2*R2./omega1./s./((R1 + R2./s).^2 + Xnm^2); M2 = 3*U2^2*R2./omega1./s./((R1 + R2./s).^2 + Xnm^2); M3 = 3*U3^2*R2./omega1./s./((R1 + R2./s).^2 + Xnm^2); plot(M1, omega,'r-','linewidth',3); 60 30
  31. Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.2.1 Ảnh hưởng của suy giảm điện áp Ví dụ 2.5 (phần 6): legend('U1=220(V)','U2=180(V)','U3=150(V)'); Mth1 = 3*U1^2./2/omega1./(R1 + sqrt(R1^2 + Xnm^2)); Mth2 = 3*U2^2./2/omega1./(R1 + sqrt(R1^2 + Xnm^2)); Mth3 = 3*U3^2./2/omega1./(R1 + sqrt(R1^2 + Xnm^2)); 61 Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.2.1 Ảnh hưởng của suy giảm điện áp Ví dụ 2.5 (phần 7): M_th1 = [Mth1 Mth1]; omega_th1 = [0 150]; M_th2 = [Mth2 Mth2]; omega_th2 = [0 150]; M_th3 = [Mth3 Mth3]; omega_th3 = [0 150]; hold on; 62 31
  32. Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.2.1 Ảnh hưởng của suy giảm điện áp Ví dụ 2.5 (phần 8): plot(M_th1, omega_th1,'r ','linewidth',2); hold on; plot(M_th2, omega_th2,'b ','linewidth',2); hold on; plot(M_th3, omega_th3,'k ','linewidth',2); xlabel('M(N.m)'); ylabel('omega(rad/sec)'); 63 Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.2.1 Ảnh hưởng của suy giảm điện áp 150Ví dụ 2.5 (phần 9): Hình.2.7: Đặc tính U1=220(V) U2=180(V) cơ động cơ không U3=150(V) 100 đồng bộ khi suy giảm điện áp stato, mô men tới hạn suy omega(rad/sec) 50 giảm từ 16,49(N.m) đến 11,04 (N.m) và 7,66(N.m) 0 64 2 4 6 8 10 12 14 16 18 M(N.m) 32
  33. Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.2.2 Ảnh hưởng của điện trở phụ stato Ví dụ 2.6: Sử dụng MATLAB khảo sát đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ khi mắc thêm điện trở phụ stato (phần 1): -Tần số điện áp nguồn đặt vào stato: f 50 Hz -Số đôi cực của động cơ: N p 2 -Điện trở tác dụng của mạch từ hóa: R 10  -Điện kháng mạch từ hóa: X  10  -Điện trở cuộn dây stato: R1 10  65 Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.2.2 Ảnh hưởng của điện trở phụ stato Ví dụ 2.6: Sử dụng MATLAB khảo sát đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ khi mắc thêm điện trở phụ stato (phần 2): -Điện trở rôto quy đổi về stato: R2 5  -Điện kháng ngắn mạch: X nm 15  -Điện áp hiệu dụng pha của stato: U1 220 V -Điện trở phụ stato lần lượt là Rf 1 20  R 40  66 f 1 33
  34. Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.2.2 Ảnh hưởng của điện trở phụ stato Ví dụ 2.6 (phần 3): clc; clear; T = 1e-3; t = 0:T:0.1; f1 = 50; Np = 2; U1 = 220; 67 Rm = 10; Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.2.2 Ảnh hưởng của điện trở phụ stato Ví dụ 2.6 (phần 4): Xm = 10; R1 = 10; R2 = 5; Xnm = 15; Rf1 = 20; Rf2 = 40; omega = 0:1:150; 68 omega1 = 2*pi*f1/Np; 34
  35. Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.2.2 Ảnh hưởng của điện trở phụ stato Ví dụ 2.6 (phần 5): s = (omega1 - omega)/omega1; M1 = 3*U1^2*R2./omega1./s./((R1 + Rf1 + R2./s).^2 + Xnm^2); M2 = 3*U1^2*R2./omega1./s./((R1 + Rf2 + R2./s).^2 + Xnm^2); plot(M1, omega,'r-','linewidth',3); hold on; 69 plot(M2, omega,'b-','linewidth',3); Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.2.2 Ảnh hưởng của điện trở phụ stato Ví dụ 2.6 (phần 6): hold on; legend('Rf1=10(Ohms)','Rf2=20(Ohms)'); Mth1 = 3*U1^2./2/omega1./(R1 + Rf1 + sqrt((R1 + Rf1)^2 + Xnm^2)); Mth2 = 3*U1^2./2/omega1./(R1 + Rf2+ sqrt((R1 + Rf2)^2 + Xnm^2)); M_th1 = [Mth1 Mth1]; 70 35
  36. Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.2.2 Ảnh hưởng của điện trở phụ stato Ví dụ 2.6 (phần 7): M_th1 = [Mth1 Mth1]; omega_th1 = [0 150]; M_th2 = [Mth2 Mth2]; omega_th2 = [0 150]; plot(M_th1, omega_th1,'r ','linewidth',2); hold on; 71 Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.2.2 Ảnh hưởng của điện trở phụ stato Ví dụ 2.6 (phần 8): plot(M_th2, omega_th2,'b ','linewidth',2); xlabel('M(N.m)'); ylabel('omega(rad/sec)'); 72 36
  37. Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.2.2 Ảnh hưởng của điện trở phụ stato 150Ví dụ 2.6 (phần 9): Rf1=10(Ohms) Rf2=20(Ohms) Hình.2.8: Đặc tính cơ động cơ không 100 đồng bộ khi nối thêm điện trở phụ stato omega(rad/sec) 50 0 73 1 2 3 4 5 6 7 8 M(N.m) Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.2.3 Ảnh hưởng của điện trở mạch rôto Ví dụ 2.7: Sử dụng MATLAB khảo sát đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ khi mắc thêm điện trở phụ rôto (phần 1): -Tần số điện áp nguồn đặt vào stato: f 50 Hz -Số đôi cực của động cơ: N p 2 -Điện trở tác dụng của mạch từ hóa: R 10  -Điện kháng mạch từ hóa: X  10  -Điện trở cuộn dây stato: R1 10  74 37
  38. Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.2.3 Ảnh hưởng của điện trở mạch rôto Ví dụ 2.7: Sử dụng MATLAB khảo sát đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ khi mắc thêm điện trở phụ rôto (phần 2): -Điện trở rôto quy đổi về stato: R2 5  -Điện kháng ngắn mạch: X nm 15  -Điện áp hiệu dụng pha của stato: U1 220 V -Điện trở phụ rôto lần lượt là Rf 2 1  R 5  75 f 2 Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.2.3 Ảnh hưởng của điện trở mạch rôto Ví dụ 2.7 (phần 3): clc; clear; T = 1e-3; t = 0:T:0.1; f1 = 50; Np = 2; U1 = 220; 76 Rm = 10; 38
  39. Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.2.3 Ảnh hưởng của điện trở mạch rôto Ví dụ 2.7 (phần 4): Xm = 10; R1 = 10; R2 = 5; Xnm = 15; Rf1 = 1; Rf2 = 5; omega = 0:1:160; 77 omega1 = 2*pi*f1/Np; Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.2.3 Ảnh hưởng của điện trở mạch rôto Ví dụ 2.7 (phần 5): s = (omega1 - omega)/omega1; M1 = 3*U1^2*(R2 + Rf1)./omega1./s./ ((R1 + (R2 + Rf1)./s).^2 + Xnm^2); M2 = 3*U1^2*(R2 + Rf2)./omega1./s./ ((R1 + (R2 + Rf2)./s).^2 + Xnm^2); plot(M1, omega,'r-','linewidth',3); hold on; 78 plot(M2, omega,'b-','linewidth',3); 39
  40. Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.2.3 Ảnh hưởng của điện trở mạch rôto Ví dụ 2.7 (phần 6): hold on; legend('Rf1=1(Ohms)','Rf2=5(Ohms)'); Mth1 = 3*U1^2./2/omega1./ (R1 + sqrt(R1^2 + Xnm^2)); Mth2 = 3*U1^2./2/omega1./ (R1 + sqrt(R1^2 + Xnm^2)); M_th1 = [Mth1 Mth1]; 79 omega_th1 = [0 150]; Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.2.3 Ảnh hưởng của điện trở mạch rôto Ví dụ 2.7 (phần 7): M_th2 = [Mth2 Mth2]; omega_th2 = [0 150]; plot(M_th1, omega_th1,'r ','linewidth',2); hold on; plot(M_th2, omega_th2,'b ','linewidth',2); xlabel('M(N.m)'); ylabel('omega(rad/sec)'); 80 40
  41. Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.2.3 Ảnh hưởng của điện trở mạch rôto 160Ví dụ 2.7 (phần 8): Rf1=1(Ohms) Rf2=5(Ohms) Hình.2.9: Đặc tính 140 cơ động cơ không 120 đồng bộ khi nối 100 thêm điện trở mắc 80 thêm điện trở phụ omega(rad/sec) 60 vào mạch rôto đối 40 với động cơ rôto 20 dây quấn, mô men 0 81 -5 0 5 10 15 20 tới hạn không đổi M(N.m) Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.2.4 Ảnh hưởng của tần số Ví dụ 2.8: Sử dụng MATLAB khảo sát đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ khi thay đổi tần số của nguồn cấp (phần 1): -Số đôi cực của động cơ: N p 2 -Điện trở tác dụng của mạch từ hóa: R 10  -Điện kháng mạch từ hóa: X  10  -Điện trở cuộn dây stato: R1 10  82 41
  42. Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.2.4 Ảnh hưởng của tần số Ví dụ 2.8: Sử dụng MATLAB khảo sát đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ khi thay đổi tần số của nguồn cấp (phần 2): -Điện trở rôto quy đổi về stato: R2 5  -Điện kháng ngắn mạch: X nm 15  -Điện áp hiệu dụng pha của stato:U1 220 V -Tần số của nguồn cấp cho động cơ:f1 80 Hz f2 50 Hz 83 f3 20 Hz Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.2.4 Ảnh hưởng của tần số Ví dụ 2.8 (phần 3): clc; clear; T = 1e-3; t = 0:T:0.1; f1 = 80; f2 = 50; f3 = 20; 84 Np = 2; 42
  43. Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.2.4 Ảnh hưởng của tần số Ví dụ 2.8 (phần 4): U1 = 220; Rm = 10; Xm = 10; R1 = 10; R2 = 5; Xnm = 15; omega = 0:1:300; 85 omega1 = 2*pi*f1/Np; Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.2.4 Ảnh hưởng của tần số Ví dụ 2.8 (phần 5): omega2 = 2*pi*f2/Np; omega3 = 2*pi*f3/Np; s1 = (omega1 - omega)/omega1; s2 = (omega2 - omega)/omega2; s3 = (omega3 - omega)/omega3; M1 = 3*U1^2*R2./omega1./s1./ ((R1 + R2./s1).^2 + Xnm^2); 86 M2 = 3*U1^2*R2./omega2./s2./ 43
  44. Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.2.4 Ảnh hưởng của tần số Ví dụ 2.8 (phần 6): ((R1 + R2./s2).^2 + Xnm^2); M3 = 3*U1^2*R2./omega3./s3./ ((R1 + R2./s3).^2 + Xnm^2); plot(M1, omega,'r-','linewidth',3); hold on; plot(M2, omega,'b-','linewidth',3); hold on; 87 plot(M3, omega,'k-','linewidth',3); Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.2.4 Ảnh hưởng của tần số Ví dụ 2.8 (phần 7): hold on; legend('f=80(Hz)','f=50(Hz)','f=20(Hz)'); Mth1 = 3*U1^2./2/omega1./ (R1 + sqrt(R1^2 + Xnm^2)); Mth2 = 3*U1^2./2/omega2./ (R1 + sqrt(R1^2 + Xnm^2)); Mth3 = 3*U1^2./2/omega3./ 88 (R1 + sqrt(R1^2 + Xnm^2)); 44
  45. Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.2.4 Ảnh hưởng của tần số Ví dụ 2.8 (phần 8): M_th1 = [Mth1 Mth1]; omega_th1 = [0 300]; M_th2 = [Mth2 Mth2]; omega_th2 = [0 300]; M_th3 = [Mth3 Mth3]; omega_th3 = [0 300]; plot(M_th1, omega_th1,'r ','linewidth',2); 89 hold on; Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.2.4 Ảnh hưởng của tần số Ví dụ 2.8 (phần 9): plot(M_th2, omega_th2,'b ','linewidth',2); hold on; plot(M_th3, omega_th3,'k ','linewidth',2); axis([0 1.1*max(M3) 0 300]); xlabel('M(N.m)'); ylabel('omega(rad/sec)'); 90 45
  46. Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.2.4 Ảnh hưởng của tần số 300Ví dụ 2.8 (phần 10): f=80(Hz) Hình.2.10: Đặc tính f=50(Hz) 250 f=20(Hz) cơ động cơ không 200 đồng bộ khi thay đổi tần số, tần số tăng 150 mô men tới hạn omega(rad/sec) 100 giảm, tần số giảm mô men tới hạn 50 tăng 0 91 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 M(N.m) Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.3 Đặc tính cơ trong các trạng thái hãm Giống như động cơ một chiều, động cơ không đồng bộ ba pha cũng có ba trạng thái hãm: -Hãm tái sinh -Hãm ngược -Hãm động năng 92 46
  47. Chương 3. ĐỘNG LỰC HỌC CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.3.1 Hãm tái sinh Xảy ra khi tốc độ động cơ lớn hơn tốc độ đồng bộ 1  1 (2.16) Động cơ vận hành ở chế độ máy phát không đồng bộ. 93 Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.3.1 Hãm tái sinh Ví dụ 2.9: Sử dụng MATLAB khảo sát trạng thái hãm tái sinh của động cơ không đồng bộ khi thay đổi tần số của nguồn cấp (phần 1): -Số đôi cực của động cơ: N p 2 -Điện trở tác dụng của mạch từ hóa: R 10  -Điện kháng mạch từ hóa: X  10  -Điện trở cuộn dây stato: R1 10  94 47
  48. Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.3.1 Hãm tái sinh Ví dụ 2.9: Sử dụng MATLAB khảo sát trạng thái hãm tái sinh của động cơ không đồng bộ khi thay đổi tần số của nguồn cấp (phần 2): -Điện trở rôto quy đổi về stato: R2 5  -Điện kháng ngắn mạch: X nm 15  -Điện áp hiệu dụng pha của stato:U1 220 V -Tần số của nguồn cấp cho động cơ:f1 80 Hz f2 50 Hz 95 Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.3.1 Hãm tái sinh Ví dụ 2.9: (phần 3): clc; clear; T = 1e-3; t = 0:T:0.1; f1 = 60; f2 = 50; f3 = 40; 96 Np = 2; 48
  49. Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.3.1 Hãm tái sinh Ví dụ 2.9: (phần 4): U1 = 220; U2 = 200; Rm = 10; Xm = 10; R1 = 5; R2 = 5; Xnm = 15; 97 omega = 0:1:200; Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.3.1 Hãm tái sinh Ví dụ 2.9: (phần 5): omega1 = 2*pi*f1/Np; omega2 = 2*pi*f2/Np; s1 = (omega1 - omega)/omega1; s2 = (omega2 - omega)/omega2; M1 = 3*U1^2*R2./omega1./s1./ ((R1 + R2./s1).^2 + Xnm^2); M2 = 3*U2^2*R2./omega2./s2./ 98 ((R1 + R2./s2).^2 + Xnm^2); 49
  50. Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.3.1 Hãm tái sinh Ví dụ 2.9: (phần 6): plot(M1, omega,'r-','linewidth',3); hold on; plot(M2, omega,'b-','linewidth',3); hold on; legend('f=80(Hz)','f=50(Hz)'); Mc = 5; Mc = [Mc Mc]; 99 omega_Mc = [0 200]; Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.3.1 Hãm tái sinh Ví dụ 2.9: (phần 7): plot(Mc, omega_Mc,'k ','linewidth',2); axis([-30 1.5*max(M1) 0 200]); xlabel('M(N.m)'); ylabel('omega(rad/sec)'); grid on; 10 0 50
  51. Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.3.1 Hãm tái sinh Ví dụ 2.9 (phần 8): Hình.2.11: Đặc tính cơ động cơ khi giảm điện áp và tần số, đoạn BC là hãm tái sinh với tốc độ rôto lớn hơn tốc độ đồng bộ 10 1 Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.3.2 Hãm ngược Hãm ngược xảy ra với hai trường hợp: -Khi động cơ đang làm việc, mạch rôto được đóng với điện trở phụ đủ lớn. -Khi động cơ đang làm việc, đổi thứ tự hai trong ba pha. 10 2 51
  52. Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.3.2 Hãm ngược Ví dụ 2.10: Sử dụng MATLAB khảo sát trạng thái hãm ngược của động cơ không đồng bộ khi mắc thêm điện trở rôto (phần 1): -Số đôi cực của động cơ: N p 2 -Điện trở tác dụng của mạch từ hóa: R 10  -Điện kháng mạch từ hóa: X  10  -Điện trở cuộn dây stato: R1 10  10 3 Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.3.2 Hãm ngược Ví dụ 2.10: Sử dụng MATLAB khảo sát trạng thái hãm ngược của động cơ không đồng bộ khi mắc thêm điện trở rôto (phần 2): -Điện trở rôto quy đổi về stato: R2 5  -Điện kháng ngắn mạch: X nm 15  -Điện áp hiệu dụng pha của stato:U1 220 V -Tần số của nguồn cấp cho động cơ: f 50 Hz 10 -Điện trở phụ rôto: R f 50  4 52
  53. Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.3.2 Hãm ngược Ví dụ 2.10 (phần 3): clc; clear; T = 1e-3; t = 0:T:0.1; f1 = 50; Np = 2; 10 U1 = 220; 5 Rm = 10; Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.3.2 Hãm ngược Ví dụ 2.10 (phần 4): Xm = 10; R1 = 10; R2 = 5; Xnm = 15; Rf1 = 0; Rf2 = 50; 10 omega = -160:1:160; 6 omega1 = 2*pi*f1/Np; 53
  54. Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.3.2 Hãm ngược Ví dụ 2.10 (phần 5): s = (omega1 - omega)/omega1; M1 = 3*U1^2*(R2 + Rf1)./omega1./s./ ((R1 + (R2 + Rf1)./s).^2 + Xnm^2); M2 = 3*U1^2*(R2 + Rf2)./omega1./s./ ((R1 + (R2 + Rf2)./s).^2 + Xnm^2); plot(M1, omega,'r-','linewidth',3); 10 hold on; 7 plot(M2, omega,'b-','linewidth',3); Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.3.2 Hãm ngược Ví dụ 2.10 (phần 6): hold on; Mc = 14; Mc = [Mc Mc]; omega_Mc = [-200 200]; plot(Mc, omega_Mc,'k ','linewidth',3); legend('Rf=0(Ohms)','Rf=50(Ohms)'); 10 xlabel('M(N.m)'); 8 ylabel('omega(rad/sec)'); 54
  55. Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.3.2 Hãm ngược Ví dụ 2.10 (phần 7): axis([0 25 -150 160]); grid on; 10 9 Chương 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.3.2 Hãm ngược Ví dụ 2.10 (phần 8): Hình.2.12: Đặc tính cơ động cơ khi giảm điện áp đóng điện trở phụ đủ lớn vào rôto, điểm làm việc chuyển từ điểm A đến điểm D, đoạn 11 CD là hãm ngược 0 55
  56. Chương 3. MÔ HÌNH ĐỘNG LỰC HỌC ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA Mô hình động lực học tổng quát của động cơ không đồng bộ ba pha bao gồm:  Mô hình điện dùng để biến đổi ba pha về hai trục tọa độ của điện áp stato.  Mô hình mô men dùng để tính toán mô men điện từ.  Mô hình cơ để tính tốc độ của rô to.  Mô hình tính toán dòng điện stato khi có xét đến 11 điện trở của dây nối. 1 Chương 3. MÔ HÌNH ĐỘNG LỰC HỌC ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 3.1 Mô hình điện Quá trình chuyển đổi điện áp nguồn cấp ba pha sang điện áp ở hệ tọa độ d và q được thực hiện bằng phương trình ma trận dưới đây: V 1 1/ 2 1/ 2 as Vds Vbs V (3.1) qs 0 3 / 2 3 / 2 Vcs Vas,, V bs V cs :điện áp stato ba pha 11 Vds, V qs :các thành phần hai trục của véc tơ điện áp 2 56
  57. Chương 3. MÔ HÌNH ĐỘNG LỰC HỌC ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 3.1 Mô hình điện Ở hệ quy chiếu hai trục, phương trình dòng điện có dạng như sau: Rs 0 0 0  i 1 V i ds Ls0 L m 0 ds0R 0 0 ds s i 0L 0 L V i qs s m qs p p qs 0 LR  L d i L0 L 0 V rm r rr i dr0 m r dr2 2 dr i 0L 0 L Vp p i qr m r qr qr rmL0  rrr LR 2 2  (3.2) Rs, R r :điện trở stato và rôto 11 L,, L L 3 s r m :điện cảm stato, điện cảm rôto và hỗ cảm Chương 3. MÔ HÌNH ĐỘNG LỰC HỌC ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 3.1 Mô hình điện p :số đôi cực r :tốc độ rôto iiids,,, qs dr i qr :dòng điện stato và rôto trên hai trục tọa độ d và q Vds, V qs :các thành phần hai trục của véc tơ điện áp stato 11 Vdr V qr 0 đối với động cơ rôto lồng sóc 4 57
  58. Chương 3. MÔ HÌNH ĐỘNG LỰC HỌC ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 3.2 Mô hình mô men Trong hệ quy chiếu stato hai trục, mô men điện từ M được tính như sau: pLm M iiiidr qs qr ds (3.3) 3 11 5 Chương 3. MÔ HÌNH ĐỘNG LỰC HỌC ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 3.3 Mô hình cơ Từ phương trình cân bằng mômen và bỏ qua ma sát nhớt, tốc độ rô to được tính như sau:  M M  L d  (3.4) r 0 J J mô men quán tính của rôto M mô men tải 11 L 6 58
  59. Chương 3. MÔ HÌNH ĐỘNG LỰC HỌC ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 3.4 Mô hình dòng điện stato Mô hình dòng điện stato được sử dụng để tính biên độ dòng điện stato theo phương trình sau: 2 i ii2 2 (3.5) s3 ds qs 11 7 Chương 3. MÔ HÌNH ĐỘNG LỰC HỌC ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 3.5 Mô hình nguồn cấp Nguồn cấp cho động cơ là nguồn ba pha như sau: VVas cos  t  VVbs cos  t 2 / 3  (3.6) VVcs cos  t 2 / 3  V là biên độ điện áp đầu cực  là tấn số góc của nguồn cấp  2 f 11  là góc pha ban đầu 8 59
  60. Chương 3. MÔ HÌNH ĐỘNG LỰC HỌC ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 3.5 Mô hình nguồn cấp Do điện áp rơi trên dây dẫn, điện áp đầu cực được tính như sau: V ERi c s (3.7) E là biên độ điện áp nguồn cấp Rc là điện trở dây dẫn 11 9 Chương 3. MÔ HÌNH ĐỘNG LỰC HỌC ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 3.6 Mô hình mô phỏng trong Simulink 12 Hình 3.1: Mô hình nguồn cấp ba pha 0 60
  61. Chương 3. MÔ HÌNH ĐỘNG LỰC HỌC ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 3.6 Mô hình mô phỏng trong Simulink [A]=[1 -1/2 -1/2;0 sqrt(3)/2 -sqrt(3)/2] 12 Hình 3.2: Chuyển đổi véc tơ ba pha sang hai 1 véc tơ d q Chương 3. MÔ HÌNH ĐỘNG LỰC HỌC ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 3.6 Mô hình mô phỏng trong Simulink 12 Hình 3.3: Mô hình tính dòng điện 2 61
  62. Chương 3. MÔ HÌNH ĐỘNG LỰC HỌC ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 3.6 Mô hình mô phỏng trong Simulink 12 Hình 3.4: Mô hình tính mô men điện từ và dòng 3 điện stato Chương 3. MÔ HÌNH ĐỘNG LỰC HỌC ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 3.6 Mô hình mô phỏng trong Simulink Hình 3.5: Mô hình cân bằng mô men 12 4 62
  63. Chương 3. MÔ HÌNH ĐỘNG LỰC HỌC ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 3.6 Mô hình mô phỏng trong Simulink Hình 3.6: Mô hình mô phỏng tổng thể trong Simulink 12 5 Chương 3. MÔ HÌNH ĐỘNG LỰC HỌC ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 3.6 Mô hình mô phỏng trong Simulink 1600 1400 Hình 3.7: Tốc độ 1200 của động cơ khi 1000 khởi động, động 800 cơ tăng tốc và 600 xác lập sau 0,6 Toc do(vong/phut) 400 giây 200 12 0 -200 6 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 Thoi gian(giay) 63
  64. Chương 3. MÔ HÌNH ĐỘNG LỰC HỌC ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 3.6 Mô hình mô phỏng trong Simulink 20 Hình 3.8: Mô 15 men mở máy của động cơ 10 không đồng bộ 5 Mo men(N.m) 0 12 -5 7 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 Thoi gian(giay) Chương 3. MÔ HÌNH ĐỘNG LỰC HỌC ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 3.6 Mô hình mô phỏng trong Simulink 14 Hình 3.9: Dòng 12 điện mở máy 10 của động cơ 8 không đồng bộ 6 Dong stato(A)dien Dong 4 12 2 0 8 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 Thoi gian(giay) 64