ทฤษฎีเครื่องจักรไฟฟ้าเหนี่ยวนำ
Download
1 / 49

ทฤษฎีเครื่องจักรไฟฟ้าเหนี่ยวนำ - PowerPoint PPT Presentation


  • 100 Views
  • Uploaded on

ทฤษฎีเครื่องจักรไฟฟ้าเหนี่ยวนำ. ทฤษฎีเครื่องจักรไฟฟ้าเหนี่ยวนำหลายเฟส. เครื่องจักรเหนี่ยวนำในอุดมคติ. เครื่องจักรเหนี่ยวนำ 3- เฟส ในอุดมคติ. แนวแกนของเส้นแรงแม่เหล็กของ Rotor แต่ละเฟสให้ทำมุม. กับแนวแกนของ Stator. = ความเร็วเชิงมุมของ Rotor.

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about ' ทฤษฎีเครื่องจักรไฟฟ้าเหนี่ยวนำ' - osman


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript

ทฤษฎีเครื่องจักรไฟฟ้าเหนี่ยวนำทฤษฎีเครื่องจักรไฟฟ้าเหนี่ยวนำ


ทฤษฎีเครื่องจักรไฟฟ้าเหนี่ยวนำหลายเฟสทฤษฎีเครื่องจักรไฟฟ้าเหนี่ยวนำหลายเฟส

เครื่องจักรเหนี่ยวนำในอุดมคติ

เครื่องจักรเหนี่ยวนำ 3-เฟส ในอุดมคติ

แนวแกนของเส้นแรงแม่เหล็กของ Rotorแต่ละเฟสให้ทำมุม

กับแนวแกนของ Stator

=ความเร็วเชิงมุมของ Rotor


การต่อและลักษณะการไหลของกระแสสำหรับเครื่องจักรเหนี่ยวนำ 3เฟส

สำหรับ Slip sคงที่

=ความเร็วเชิงมุมทางไฟฟ้าของ Stator



สมการของเส้นแรงแม่เหล็กที่คล้องระหว่างเฟสก็จะเป็นสมการของเส้นแรงแม่เหล็กที่คล้องระหว่างเฟสก็จะเป็น

Stator:


Rotor สมการของเส้นแรงแม่เหล็กที่คล้องระหว่างเฟสก็จะเป็น:

ตอนนี้จะพิจารณาว่า


ฉะนั้นในสมการของ สมการของเส้นแรงแม่เหล็กที่คล้องระหว่างเฟสก็จะเป็นFlux linkageของ Statorและ Rotorก็จะได้

Stator:

Rotor:

เมื่อให้


การเปลี่ยนรูปตัวแปรให้เป็น dq

เมื่อป้อนกระแสเข้าไปให้กับขดลวดStatorทั้ง 3-เฟส

ค่า mmfในแนวแกน dและ qก็จะเป็น

ตัวแปรของกระแสบน Statorตัวใหม่ก็จะเป็น

เลือกค่า kd และ kqให้มีค่า 2/3

Componentsของ mmfก็จะได้เป็น


กระแสในแนวแกน dและแกน qก็คือ

เมื่อกลับความสัมพันธ์เพื่อหา iaibและ icก็ขะได้

การกระทำเหมือนกันนี้สามารถใช้ได้กับ Stator flux linkageและ Statorvoltage

เช่นเดียวกับ Synchronous machines

Note :


เมื่อต้องการเปลี่ยนรูปของค่าใน Rotor ซึ่งเกี่ยวข้องกับการหมุน

ด้วยความเร็วซิงโครนัสในแนวแกน dq

ให้

เป็นมุมจากแนวแกนของ Rotor เฟส Aถึงแนวแกน d

ถ้าRotor หมุนไปด้วย Slip sแนวแกน d ก็จะนำหน้าไปเรื่อยๆ

เมื่อเทียบกับจุดบน Rotor ด้วยอัตรา

ให้ Subscript s บนมุม

เป็นค่า Slip


Component ของ Rotor-mmf ก็จะเป็น

เมื่อใช้ Factorทั่วๆ ไป 2/3เหมือนกับใน Stator กระแสใน Rotor ส่วนที่เป็น dq ก็คือ

เมื่อกลับความสัมพันธ์ก็จะได้


Matrix form ก็จะเป็นเช่นเดียวกับ Synchronous machines คือ

Stator :



ความสัมพันธ์ของเครื่องจักรในตัวแปรระบบ dq

อาจจะแทนได้ด้วย

มุม

Flux linkage ในรูปของ dqบน Statorและ Rotorก็จะเป็น

Stator :

Rotor :

เมื่อ


แรงดันในเทอมของ dq ในรูปของ Flux linkage ก็จะเป็น

Stator :

Rotor :

Slip angular velocityจะหาได้จาก

เป็น +เมื่อเป็นMotor operation

-เมื่อเป็นGenerator operation

บน Statorปกติค่า Transformer voltageจะน้อยกว่า Speed voltageมากๆ

จนละทิ้งได้


กำลังชั่วขณะที่ป้อนให้กับ Stator ทั้งสามเฟสก็คือ

สามารถเขียนในรูปของ dq ได้เป็น

เมื่อเขียนในรูปของRotor ก็จะได้เป็น

เป็นบวกRotor ก็จะเคลื่อนที่ถอยหลังเมื่อเทียบกับแนวแกนdq

ฉะนั้นในเทอมของความเร็วก็คือ

แรงบิด(เป็นบวกสำหรับการทำงานเป็นมอเตอร์) ก็คือ


แรงบิดของความเฉื่อยที่ต้องการเพื่อไปทำให้เกิดอัตราเร่งของชิ้นส่วนที่จะหมุนก็คือแรงบิดของความเฉื่อยที่ต้องการเพื่อไปทำให้เกิดอัตราเร่งของชิ้นส่วนที่จะหมุนก็คือ

เป็นมุมของตำแหน่งของเพลา

เป็นความเร็วเชิงมุมของเพลา

มุมนั้นวัดเป็นMechanical radians

  • การวิเคราะห์ในSteady state

มอเตอร์ที่ทำงานในขณะที่ Slipคงที่ sกับแรงดันสมดุลที่ป้อนให้กับ Stator

และขดลวด Rotor ถูกลัดวงจรเอาไว้ ให้กระแสใน Stator ทั้งสามเป็น


จากการเปลี่ยนรูปเป็นค่าในแนวแกนจากการเปลี่ยนรูปเป็นค่าในแนวแกนdqจะได้

ผลในทำนองเดียวกันนี้อาจจะเขียนได้สำหรับแรงดันที่StatorและกระแสในRotor

ต้องจำไว้ให้ดีว่าแนวแกน dจะวางอยู่ในแนวเดียวกับแนวแกนของเฟส aเมื่อเวลา

กระแสในแต่ละเฟสบนStator ก็คือ

หรือ


สมการหลังสุดสามารถเขียนในรูปแบบของ Phasorได้เป็น

เมื่อ

แรงดันแต่ละเฟสบนStatorและกระแสแต่ละเฟสบนRotor ก็จะได้เป็น

เมื่อ


เมื่อแทนค่าสมการของ Flux linkageลงในสมการของแรงดันและให้

ผลก็คือ

Stator:

Rotor :


รวมสมการของแรงดันบน Stator เข้าด้วยกันก็จะได้

รวมสมการของแรงดันบนRotorเข้าด้วยกันก็จะได้

สองสมการนี้สามารถเขียนใหม่ได้เป็น

หรือ


และท้ายสุด

ในสองสมการสุดท้าย

ค่าทั้งหมดที่เทียบเป็นค่าทางด้านStator วงจรก็จะเป็นดังรูป


จากสมการ

เมื่อแรงดัน และTransformer voltage เป็นศูนย์ จะได้


แทนค่าสองสมการหลังสุดนี้ลงในสมการของแรงบิดแทนค่าสองสมการหลังสุดนี้ลงในสมการของแรงบิด

จะได้

Note :

แรงบิดสำหรับเครื่องจักรที่มีเฟสของ Statorq1 phaseก็จะเป็น

Note :

Mechanical radian


Steady state characteristicแทนค่าสองสมการหลังสุดนี้ลงในสมการของแรงบิด

การวิเคราะห์จากวงจรเปรียบเทียบ

กำลังงานกลนั้นมีค่าเท่ากับแรงบิดคูณกับความเร็วเชิงมุม

ฉะนั้นกำลังงานกลภายในที่ถูกแปลงโดยมอเตอร์ก็คือ

ความสูญเสียในตัวนำบนRotor

กำลังงานที่ส่งผ่านข้ามช่องอากาศจากStator ไปยังRotor


วงจรเปรียบเทียบจะนิยมเขียนให้เป็นดังรูปวงจรเปรียบเทียบจะนิยมเขียนให้เป็นดังรูป

การใช้ Thevenin’s Theoremกับวงจรเปรียบเทียบ

Thevenin’s theorem


จากวงจรเปรียบเทียบวงจรเปรียบเทียบจะนิยมเขียนให้เป็นดังรูป

เมื่อทำให้ง่ายลงโดยใช้Thevenin’s theoremจะได้


Vวงจรเปรียบเทียบจะนิยมเขียนให้เป็นดังรูป1aเป็นแรงดันที่เกิดขึ้นระหว่างขั้ว aและbเมื่อปลดวงจรของ Rotorออกนั่นคือ

เมื่อ I0เป็น Exciting currentขณะไม่มีโหลดและ

อิมพีแดนซ์ระหว่างขั้วaและbเมื่อลัดวงจรแหล่งจ่ายแรงดันก็คือ

เมื่อขนานกับ


Torque-Slip Characteristicวงจรเปรียบเทียบจะนิยมเขียนให้เป็นดังรูป

จากThevenin equivalent circuitจะเห็นว่าสมการของแรงบิดเป็น

Slip-torque curve ก็จะเป็นดังรูป

เครื่องจักรทำงานเป็นมอเตอร์

เครื่องจักรทำงานเป็นเครื่องกำเนิด


แรงบิดภายในสูงสุด หรือ Breakdown torque Tmax เกิดขึ้นที่ Slipมีค่า smaxT

Slip smaxTขณะที่แรงบิดสูงสุดก็คือ

แรงบิดสูงสุดก็คือ


Curve หรือ แสดงแรงบิด กำลังงาน และกระแส


Slip-torque curve หรือ สำหรับมอเตอร์เหนี่ยวนำเมื่อความต้านทาน

ในวงจรRotor เปลี่ยนแปลง


Electrical Transient หรือ ในเครื่องจักรไฟฟ้าเหนี่ยวนำ

กระแสเริ่มแรกสำหรับการเกิดการลัดวงจรสามเฟส

เพื่อหาค่าเริ่มต้นของกระแส จะละทิ้งความต้านทานของStator

Transformer voltage บนStator และSpeed voltage บนRotor จะได้

Stator:

Rotor:

และ

Note :


จาก หรือ Flux linkageบน Rotor

จะได้

และเมื่อแทนค่าจะได้

เมื่อ


ในทำนองเดียวกัน หรือ

กระแสเริ่มต้นเมื่อเกิดลัดวงจรจะเป็น

กระแส rmsของStator ก็จะได้

เมื่อ


ค่า หรือ rmsของ

ซึ่งมีค่า

การลดลงของกระแสลัดวงจร

เมื่อ

ให้

เป็น Transient time constantของวงจรRotor

ค่าTime constant ของStatorก็จะกลายเป็น


ลักษณะกระแสลัดวงจรในฟังก์ชันของเวลาซึ่งจะลดลงดังในรูปลักษณะกระแสลัดวงจรในฟังก์ชันของเวลาซึ่งจะลดลงดังในรูป

วงจรเปรียบเทียบขณะTransient

ค่ากระแสrmsเริ่มต้นของ

การลัดวงจรก็จะกลายเป็น


ขนาด ลักษณะกระแสลัดวงจรในฟังก์ชันของเวลาซึ่งจะลดลงดังในรูปrmsของกระแสลัดวงจรที่เวลา tใดๆ หลังจากลัดวงจรแล้วก็จะเป็น

Induction Machine Dynamics

เมื่อมอเตอร์เหนี่ยวนำมี Speed-torque curve ในขณะป้อนแรงดันตามพิกัด ดังในรูป

เส้น Curveของแรงบิดต้องการเพื่อที่จะรักษาการหมุนของโหลดไว้ดังในรูป

ความเฉื่อยของโหลดและ Rotor คือ


จะแสดงให้เห็นว่าเส้น Curve ของความเร็วในฟังก์ชันของเวลานั้นจะสามารถหาได้

ที่ความเร็วใดๆ ของมอเตอร์

Mechanical radianต่อวินาที

ความแตกต่างของแรงบิด

ที่มอเตอร์ผลิตขึ้นมากับที่โหลดต้องการ

เวลาที่ต้องการเพื่อให้มอเตอร์หมุน

ก็คือ

ในการ Integrateสามารถหาได้โดยวิธีเขียนกราฟ

โดยการพล็อต

ในฟังก์ชันของ

และหาพื้นที่ระหว่างเส้น Curveและแกนของ

ไปจนกระทั่งค่าที่เกี่ยวข้องถึงUpper limit

ของการ Integrate ดังแสดงในรูป


Speed-time curve ของมอเตอร์เหนี่ยวนำขณะเริ่มหมุน


ไดอะแกรมของการควบคุมมอเตอร์ 2-เฟส


Speed-torque curve ของมอเตอร์ควบคุม 2-เฟส


ระบบ Self-synchronous


คุณลักษณะของ Torque-angleของระบบขณะความเร็วเป็นศูนย์


Maximum torque ของระบบ




แบบฝึกหัด 6.1, 6.4, 6.7, 6.8, 6.9, 6.16


ad