Nguyên lý hoạt động của động cơ AC

Động cơ điện xoay chiều là thiết bị chuyển đổi năng lượng điện từ dòng điện xoay chiều thành năng lượng cơ học. Nó chủ yếu bao gồm một cuộn dây điện từ hoặc cuộn dây stato phân tán được sử dụng để tạo ra từ trường, cùng với một phần ứng quay hoặc rôto. Động cơ hoạt động dựa trên nguyên tắc cuộn dây mang dòng điện{2}} chịu tác dụng của một lực trong từ trường, khiến cuộn dây quay. Động cơ xoay chiều được phân thành hai loại: động cơ xoay chiều đồng bộ và động cơ cảm ứng [1].

Cuộn dây stato của động cơ xoay chiều ba pha{0}}về cơ bản là ba cuộn dây cách nhau 120 độ, được kết nối theo cấu hình tam giác hoặc sao. Khi đặt dòng điện ba pha, một từ trường sẽ được tạo ra trong mỗi cuộn dây và sự kết hợp của ba trường này sẽ tạo ra một từ trường quay.

Động cơ xoay chiều bao gồm stato và rôto, được chia thành hai loại: động cơ xoay chiều đồng bộ và động cơ cảm ứng. Cả hai loại động cơ đều tạo ra từ trường quay bằng cách cho dòng điện xoay chiều chạy qua cuộn dây stato, nhưng cuộn dây rôto của động cơ xoay chiều đồng bộ thường yêu cầu nguồn điện một chiều (dòng kích thích) từ máy kích thích; Mặt khác, động cơ cảm ứng không yêu cầu dòng điện chạy qua cuộn dây rôto.

Cuộn dây stato của động cơ xoay chiều ba pha{0}}về cơ bản bao gồm ba cuộn dây cách nhau 120 độ, được nối theo hình tam giác hoặc hình sao. Khi đặt dòng điện ba pha, một từ trường được tạo ra trong mỗi cuộn dây và ba từ trường này kết hợp với nhau tạo thành từ trường quay. Dòng điện hoàn thành một dao động hoàn toàn và từ trường quay quay đúng một lần. Do đó, số vòng quay trong một phút của từ trường quay là N=60f. Trong công thức, f là tần số nguồn.

Động cơ xoay chiều có thể được chia thành động cơ đồng bộ và động cơ không đồng bộ (còn gọi là động cơ không đồng bộ) dựa trên tốc độ quay của rôto. Bất kể kích thước tải, tốc độ rôto của động cơ đồng bộ luôn bằng tốc độ của từ trường quay nên tốc độ này gọi là tốc độ đồng bộ. Như đã đề cập ở trên, nó chỉ phụ thuộc vào tần số của nguồn điện. Tốc độ của động cơ không đồng bộ không phải là hằng số mà phụ thuộc vào kích thước tải và điện áp nguồn. Có hai loại động cơ không đồng bộ ba pha:{4}}loại không có bộ chỉnh lưu và loại có bộ chỉnh lưu. Phần lớn động cơ không đồng bộ được sử dụng trong các ứng dụng thực tế là động cơ cảm ứng không có bộ chỉnh lưu (mặc dù động cơ chỉnh lưu không đồng bộ ba pha song song và nối tiếp có ưu điểm là có thể điều chỉnh tốc độ trên phạm vi rộng và hệ số công suất cao) và tốc độ của chúng luôn thấp hơn tốc độ đồng bộ.

 

Mục đích chính

Hiệu suất làm việc của động cơ điện xoay chiều cao, không có khói, mùi hôi, ô nhiễm môi trường và độ ồn thấp. Do có nhiều ưu điểm nên nó được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như sản xuất công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải, quốc phòng, thương mại và gia dụng, thiết bị điện y tế, v.v.

 

Nguyên tắc làm việc

Động cơ cảm ứng, còn được gọi là động cơ không đồng bộ, dùng để chỉ rôto được đặt trong từ trường quay và nhận được mômen quay dưới tác động của từ trường quay, làm cho rôto quay.

Hình dáng bên ngoài và cấu trúc bên trong của động cơ cảm ứng. Rôto là một vật dẫn có thể quay được, thường có dạng lồng sóc. Stator là bộ phận không quay của động cơ điện, có nhiệm vụ chính là tạo ra từ trường quay. Từ trường quay không thể đạt được bằng các phương pháp cơ học. Nhưng thay vào đó, dòng điện xoay chiều được đặt vào một số cặp nam châm điện, làm cho đặc tính cực từ của chúng thay đổi theo chu kỳ, do đó tương đương với một từ trường quay. Loại động cơ này không có chổi than hoặc vòng thu như động cơ DC. Tùy thuộc vào loại nguồn điện xoay chiều được sử dụng, có động cơ một pha và động cơ ba pha. Động cơ một pha được sử dụng trong các thiết bị như máy giặt, quạt điện; Động cơ điện ba pha được sử dụng làm thiết bị điện trong các nhà máy. Thông qua chuyển động tương đối giữa từ trường quay do stato tạo ra (có tốc độ đồng bộ n1) và cuộn dây rôto, cuộn dây rôto cắt đường cảm ứng từ và sinh ra suất điện động cảm ứng, từ đó sinh ra dòng điện cảm ứng trong cuộn dây rôto. Dòng điện cảm ứng trong cuộn dây rôto tương tác với từ trường để tạo ra mômen điện từ, làm cho rôto quay. Khi tốc độ rôto dần dần đạt đến tốc độ đồng bộ, dòng điện cảm ứng giảm dần và mômen điện từ được tạo ra cũng giảm theo. Khi động cơ không đồng bộ hoạt động ở trạng thái động cơ, tốc độ rôto thấp hơn tốc độ đồng bộ. Để mô tả sự khác biệt giữa tốc độ rôto n và tốc độ đồng bộ n1, tỷ số trượt được đưa ra

 

 

Chiến lược kiểm soát

Với sự phát triển của công nghệ điện tử công suất, công nghệ vi điện tử, công nghệ điều khiển số và lý thuyết điều khiển, các đặc tính động và tĩnh của hệ thống truyền động xoay chiều hoàn toàn có thể so sánh với hệ thống truyền động DC. Hệ thống truyền động xoay chiều đã được sử dụng rộng rãi và việc thay thế truyền động DC bằng truyền động xoay chiều đã dần trở thành hiện thực.

Do động cơ xoay chiều vốn là đối tượng phức tạp có tính phi tuyến tính, nhiều biến số, khả năng ghép mạnh, thông số thay đổi theo thời gian{0}}và nhiễu loạn lớn nên khả năng điều khiển hiệu quả của chúng luôn là chủ đề nghiên cứu nóng cả trong nước và quốc tế, đồng thời nhiều chiến lược và phương pháp điều khiển khác nhau đã được đề xuất. Trong số đó, điều khiển tuyến tính cổ điển không thể khắc phục được ảnh hưởng của tải, những thay đổi-quy mô lớn trong các tham số mô hình và các yếu tố phi tuyến, dẫn đến hiệu suất điều khiển thấp; Điều khiển véc tơ và điều khiển mômen trực tiếp cũng còn một số vấn đề: trong những năm gần đây, với sự phát triển của lý thuyết điều khiển hiện đại và điều khiển thông minh, các thuật toán điều khiển tiên tiến đã được áp dụng vào điều khiển động cơ xoay chiều và đã đạt được những kết quả nhất định [2].

Phương pháp điều khiển mô hình trạng thái ổn định

Các sơ đồ điều khiển mô hình trạng thái ổn định-thường được sử dụng bao gồm điều khiển tỷ lệ v/f không đổi vòng lặp-mở (tức là hằng số điện áp/tần số=) và điều khiển tần số trượt vòng lặp-đóng.

(1) Điều khiển tỷ số tần số điện áp không đổi

Phương pháp này là một phương pháp điều khiển vòng-mở bắt đầu từ chế độ điều khiển cơ bản là chuyển đổi tần số và điện áp thay đổi và không bao gồm phản hồi tốc độ. Do thực tế là dưới tần số định mức, nếu điện áp không đổi và chỉ giảm tần số, từ thông khe hở không khí sẽ quá lớn, gây ra bão hòa từ và trong trường hợp nghiêm trọng là đốt cháy động cơ. Để duy trì từ thông khe hở không khí không đổi, tỷ lệ điện thế cảm ứng trên tần số không đổi được sử dụng để điều khiển.

 

 

Lỗi thường gặp

Động cơ AC dễ gặp trục trặc trong quá trình vận hành do ma sát, rung, lão hóa lớp cách điện và các lý do khác. Nếu những lỗi này được kiểm tra, phát hiện và loại bỏ kịp thời thì chúng có thể ngăn ngừa tai nạn xảy ra một cách hiệu quả.

Kiểm tra lỗi thông thường

1. Lắng nghe âm thanh và cẩn thận xác định điểm lỗi. Trong quá trình hoạt động của động cơ không đồng bộ AC, nếu phát hiện âm thanh “ù ù” yếu ớt mà không có bất kỳ dao động nào thì đó là âm thanh bình thường. Nếu âm thanh thô và có các âm thanh "ù ù" hoặc "rít" sắc nét thì đó là dấu hiệu báo lỗi. Những lý do sau đây cần được xem xét:

(l) Độ rung và nhiệt độ dao động của động cơ có lõi sắt lỏng trong quá trình vận hành có thể gây biến dạng các bu lông cố định lõi sắt, dẫn đến các tấm thép silicon bị lỏng và tạo ra nhiễu điện từ lớn.

(2) Âm thanh do rôto quay, do quạt làm mát tạo ra, là âm thanh "wuwu". Nếu có âm thanh "dongdong" giống như tiếng gõ trống, nguyên nhân là do mối nối giữa lõi sắt rôto và trục bị lỏng do mômen tăng tốc của động cơ khi khởi động, dừng, phanh lùi đột ngột và các tình huống tốc độ thay đổi khác. Trường hợp nhẹ có thể tiếp tục sử dụng, còn trường hợp nặng có thể tháo rời để kiểm tra, sửa chữa.

(3) Trong quá trình vận hành động cơ gây tiếng ồn ổ trục, cần chú ý đến sự thay đổi của âm thanh ổ trục. Bằng cách chạm vào một đầu của tuốc nơ vít trên nắp ổ trục và đầu còn lại trên tai, có thể nghe thấy sự thay đổi âm thanh bên trong của động cơ. Các bộ phận và lỗi khác nhau có âm thanh khác nhau. Âm thanh "cót két" là do chuyển động không đều của súng lăn bên trong ổ trục, liên quan đến khe hở ổ trục và trạng thái của dầu bôi trơn. Âm thanh "xèo xèo" là âm thanh ma sát của kim loại, thường do thiếu dầu trong ổ trục do mài mòn. Vòng bi phải được tháo rời và bôi trơn bằng mỡ, v.v.

2. Dùng khứu giác để phân tích xem động cơ bị lỗi không có mùi trong quá trình hoạt động bình thường. Nếu bạn ngửi thấy bất kỳ mùi nào, đó là tín hiệu lỗi, chẳng hạn như mùi cháy, tỏa ra khi nướng cách nhiệt và thậm chí có thể bốc khói khi nhiệt độ động cơ tăng lên; Nếu có mùi dầu cháy thì phần lớn là do ổ trục thiếu dầu, còn mùi do dầu khí bay hơi khi đến gần trạng thái mài khô.

3. Sử dụng cảm giác xúc giác để kiểm tra lỗi. Bằng cách chạm tay vào vỏ TV, bạn có thể xác định được nhiệt độ một cách đại khái. Nếu bạn cảm thấy rất nóng và giá trị nhiệt độ cao khi chạm tay vào vỏ động cơ, bạn nên kiểm tra nguyên nhân, chẳng hạn như tải quá mức hoặc điện áp cao, sau đó khắc phục sự cố dựa trên nguyên nhân.