Motor điều tốc cơ và phương pháp điều khiển tốc độ

Bộ điều chỉnh tốc độ motor 3 pha là một thiết bị không thể thiếu trong quá trình điều khiển, thay đổi tốc độ cũng như khắc phục các sự cố liên quan đến tốc độ của motor 3 pha hiện nay. Vậy, nguyên nhân vì sao người ta sử dụng bộ điều chỉnh tốc độ motor và cách sử dụng như thế nào?

Khái niệm điều khiển tốc độ motor?

Trước khi đi tìm hiểu về cách điều chỉnh tốc độ motor 3 pha, chúng ta cần làm rõ khái niệm điều khiển tốc độ motor  là gì? Motor điều chỉnh tốc độ thường được biết đến là 1 trong những loại động cơ có khả năng điều chỉnh tốc độ cho máy móc bằng cơ. Là thiết bị được điều khiển bằng cơ nên chúng có khả năng giảm tốc giúp cho mô men xoắn càng tăng lên.

Motor điều chỉnh tốc độ có khả năng giúp bạn kiểm soát được quy trình cũng như giúp tiết kiệm điện năng. Đây cũng chính là ưu điểm khiến chúng được người dùng tin tưởng và sử dụng nhiều nhất hiện nay.

Motor điều chỉnh tốc độ sẽ bao gồm có động cơ điện cùng với 1 bộ điều khiển. Hai thiết bị này thường được sử dụng chủ yếu trong quá trình điều chỉnh tốc độ hoạt động của động cơ. Đây cũng được xem là sự kết hợp độc đáo của động cơ tốc độ không đổi cùng với thiết bị cơ khí thì lại thường xuyên được điều chỉnh và thay đổi tốc độ.

Nguyên tắc điều khiển tốc độ motor 3 pha

Khi bạn muốn điều chỉnh số vòng quay của trục truyền thông qua hộp giảm tốc nhỏ thì sẽ phải mất thêm 1 khoản chi phí nhỏ để tiến hành lắp thêm hộp số giảm tốc lên phía trên của động cơ điện. Điều đó cũng làm thay đổi số vòng quay của trục để tạo nên sự linh hoạt hơn cho động cơ.

Bạn sẽ rất khó để chế tạo ra được 1 động cơ điện có số vòng quay và mômen xoắn đúng theo ý muốn của mình. Đây được xem là tỷ số truyền động, số vòng quay và momen xoắn theo đó cũng tỷ lệ nghịch với nhau.

Phương pháp điều chỉnh tốc độ motor 3 pha

 Điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi các cặp số đôi cực

Dây quấn stato có thể được nối thành bao nhiêu cặp số đôi cực khác nhau thì tốc độ động cơ cũng có bấy nhiêu cấp. Vì vậy, việc thay đổi tốc độ động cơ chỉ có thể thay đổi từng cấp 1 cách không bằng phẳng. Có nhiều cách để tiến hành thay đổi số đôi cực của phần dây quấn stato, chẳng hạn:

    Đổi cách nối dây để có được các cặp số đôi cực khác nhau, thường dùng trong động cơ điện 2 tốc độ, căn cứ theo tỷ lệ 2:1.

    Trên rãnh stato, bạn hãy đặt 2 dây quấn độc lập có các cặp số đôi cực khác nhau, thường thì để đạt 2 tốc độ theo tỷ lệ là 4:3 hoặc 6:5.

    Trên rãnh stato của động cơ có đặt 2 dây quấn độc lập luôn có cặp số đôi cực khác nhau, mỗi dây quấn của nó lại có thể thay đổi cách nối để có được các số đôi cực khác nhau.

Dây quấn rôto trong động cơ 3 pha không đồng bộ chính là rôto dây quấn có số đôi cực bằng với số đôi cực của toàn bộ dây quấn stato. Do đó, khi đấu lại dây quấn stato cho động cơ để có được các cặp số đôi cực khác nhau thì dây quấn rôto cũng phải được đấu lại, điều này sẽ không tiện lợi chút nào.

Ngược lại, cuộn dây quấn roto lồng sóc luôn thích ứng với bất kì cặp số đôi cực nào của dây quấn stato Do đó thích hợp cho động cơ điện thay đổi cặp số đôi cực để điều chỉnh tốc độ. Mặc dù điều chỉnh ở tốc độ nhảy cấp, nhưng motor 3 pha này có có ưu điểm đó là giữ nguyên độ cứng của đặc tính cơ.

 Điều chỉnh tốc độ động cơ 3 pha bằng cách thay đổi tần số

Tốc độ của động cơ KĐB có giá trị bằng n = n1(1 - s) = (60f/ p) (1 - s). Khi hệ số trượt có sự thay đổi ít thì tốc độ sẽ tỷ lệ thuận cùng với tần số. Mặt khác, từ biểu thức E1=4.44f1W1Kdq Ømax, do đó, ta nhận thấy max lại tỷ lệ thuận với E1/ f1. Nếu mong muốn giữ cho giá trị Ømax= const thì bạn cần phải điều chỉnh đồng thời, cả E/f. Điều này có nghĩa là động cơ phải sử dụng một nguồn điện đặc biệt, đó chính là các bộ biến tần, máy nén khí dùng trong công nghiệp.

Do sự phát triển mạnh mẽ như vũ bão của kĩ thuật vi điện tử và điện tử công suất nên các bộ biến tần cũng đã ra đời. Chúng đã mở ra một triển vọng vô cùng lớn trong lĩnh vực điều khiển động cơ điện xoay chiều bằng phương pháp thay đổi tần số. Sử dụng biến tần để giúp điều khiển động cơ theo các quy luật khác nhau (quy luật U/ f, điều khiển véc tơ..) đã tạo ra những hệ điều khiển tốc độ động cơ với nhiều tính năng vượt trội.

 Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp cung cấp cho stato

Ta đã biết, hệ số trượt giới hạn của Sth không hề phụ thuộc vào điện áp, nếu R’2 không đổi thì khi chúng ta thực hiện giảm tốc điện áp nguồn U, hệ số trượt tới hạn là Sth sẽ không còn là Mmax giảm tỷ lệ với U2.

Phương pháp này chỉ được áp dụng đối với máy mang tải, còn khi máy không mang tải mà có sự giảm điện nguồn, tốc độ lúc này cũng gần như không đổi.

 Điều tốc bằng cách thay đổi điện trở của động cơ roto dây quấn

Thông qua vành trượt, chúng ta nối 1 con biến trở 3 pha để có thể điều chỉnh được vào trong dây quấn rôto. Với 1 mômen tải nhất định, khi đó điện trở phụ càng lớn bao nhiêu sẽ đồng nghĩa với giá trị của hệ số trượt ở điểm làm việc càng lớn bấy nhiêu (từ a - b - c), nghĩa là tốc độ động cơ lại càng giảm xuống. Vì mômen thường có tỷ lệ cùng với công suất điện trở Pđt, cho nên ta có: (r2/ s2)= ((r2 + rf)/ s)

Do Pđt của bản thân không đổi, dòng điện I2 cũng không đổi cho nên một bộ phận công suất cơ trước kia đã được biến đổi thành tổn hao đồng: I2 x Rf. Vì lúc đó công suất đưa vào được tính là không đổi nên dẫn đến hiệu suất giảm, đây cũng chính là nhược điểm của phương pháp này. Mặt khác, tốc độ điều chỉnh động cơ được nhiều hay ít còn phụ thuộc vào tải của máy lớn hay nhỏ.

Sơ đồ mạch điều khiển tốc độ motor 3 pha
 

* Các thiết bị gồm có trên sơ đồ:  

    CD: Cầu dao đóng - ngắt mạch điện.

    CC1,CC2: Cầu chì để bảo vệ ngắn mạch cho các mạch động lực cũng như mạch điều khiển.

    D, MT, MN: Các nút dừng, mở theo chiều thuận và ngược.

    MΔ, MYY: Các nút nhấn để chọn tốc độ dành cho động cơ.

    T và N: Các công tắc tơ được khống chế để quay thuận và quay ngược.

    K1: Công tắc tơ nối cuộn dây stato của động cơ theo hình tam giác.

    K2, K3: Công tắc tơ nối cuộn dây stato của động cơ theo hình sao kép.

    RTr: Rơle trung gian nhằm đảm bảo trình tự chọn lựa tốc độ trước khi chọn chiều quay ngay vào thời điểm ban đầu.   

    RTZ và H: Rơle và công tắc tơ được khống chế trong quá trình hãm động năng.

    BA và CL: Máy biến áp và bộ chỉnh lưu nhằm mục đích cấp nguồn điện 1 chiều cho quá trình hãm của động năng.

    RN: Rơle nhiệt bảo vệ, tránh hiện tượng quá tải trong động cơ.

    Đ: Động cơ KĐB 3 pha 2 cấp tốc độ.

* Nguyên lý hoạt động được áp dụng:

    Đóng CD để cấp nguồn cho mạch. Sau đó, chọn tốc độ bằng các nút ấn có hình MΔ hoặc MYY. Công tắc tơ được ký hiệu là K1 hoặc K2 và K3 có điện sẽ tác động nối bộ dây quấn stato theo dạng hình tam giác (tốc độ thấp) hoặc theo hình sao kép (tốc độ cao).

    Đồng thời, bạn đóng tiếp điểm K1(1-22) hoặc tiếp điểm K2, K3 (1-21-22) lại và cấp điện cho RTr để chuẩn bị tiến hành chọn chiều quay với các nút nhấn MT hoặc MN. Công tắc tơ (T hoặc N) có điện sẽ tác động cấp điện cho động cơ khởi động, nhưng lại làm việc theo tốc độ cũng như chiều quay mà bạn đã chọn.

Bộ điều chỉnh tốc độ motor 3 pha

Đặc điểm cấu trúc:

    Thiết kế được bố trí tối ưu nhằm giúp máy nhỏ và nhẹ hơn, dễ dàng cho việc vận chuyển và lắp đặt cũng như bảo trì.

    Thiết kế làm mát một cách hoàn hảo nhằm đảm bảo mức tăng nhiệt độ thấp hơn và tuổi thọ máy móc được nâng cao.

    Khả năng chống nhiễu cao là do sự tách mạch đối với dòng điện tải cao và dòng điện yếu.

Các tính năng đặc biệt của phần mềm FSt 650 anyhz:

    Loại G/ P là 1 trong những ứng dụng phổ biến với 3 loại điều khiển: V/ F, SVC và mô men xoắn.

    Momen khởi động cao, lên tới: 180%.

    Kiểm soát được tốc độ nhiều bước, điều khiển hệ PLC và PID đơn giản.

    Cổng đầu vào cũng như đầu ra đều có thể lập trình.

    Hoạt động không ngừng, cho dù có bị mất điện tạm thời.

    Có nhiều nguồn tham chiếu tần số.

    Điều chỉnh điện áp tự động (ký hiệu AVR).

    Chức năng bỏ qua tần số.

    Chức năng chống rung động.

    Chức năng bảo vệ lỗi hoàn hảo.

Ứng dụng bộ điều tốc motor

Bộ điều tốc motor giúp người dùng lựa chọn vận tốc trục ra khi nhanh khi chậm để phù hợp với nhu cầu sản xuất, phân phối sức người và nguồn nguyên liệu hợp lý. Dưới đây là một số ứng dụng phổ biến của bộ điều tốc motor

    Bộ điều tốc motor giúp thang máy di chuyển nhanh chậm tùy ý
    Bàn xoay đồ ăn, đồ uống trong nhà hàng
    Bảng hiệu quảng cáo, đèn tuần tra ở biên giới quay 360 độ
    Máy trộn thức ăn gia súc và hóa chất, xi măng
    Máy khuấy siro, đường, dung dịch làm kẹo, phở, bánh, hủ tiếu
 
Các phương pháp điều khiển tốc độ bằng bộ điều tốc motor

    Điều tốc cơ chỉnh tay, kết hợp biến tần
    Hộp giảm tốc 1 cấp, 2 cấp, 3 cấp, 4 cấp, càng nhiều cấp tốc độ càng chậm
    Dùng hộp điều chỉnh tốc độ gắn motor mini
    Dùng nhông xích hoặc puli đường kính lớn hơn nhỏ hơn cũng giúp motor chạy nhanh hơn hoặc chậm hơn

Phổ biến nhất là bộ điều tốc motor 220v 1 pha và motor điều chỉnh tốc độ 380v 3 pha.

Kết luận

Với các mạch điện công nghiệp và bộ điều chỉnh tốc độ motor 3 pha được giới thiệu ở trên, mong rằng sẽ giúp ích cho các bạn phần nào trong việc đấu nối, sửa chữa và bảo dưỡng động cơ điện của mình. Đồng thời, qua đó cũng có thể nhiều thông tin kiến thức bổ ích trong việc điều chỉnh tốc độ của motor điện 3 pha trong sinh hoạt cũng như sản xuất.