Điều khiển điện áp Stator của động cơ cảm ứng

Điều khiển điện áp stator đại diện cho phương pháp được sử dụng để điều chỉnh tốc độ của động cơ cảm ứng. Tốc độ quay của động cơ cảm ứng ba pha có thể được điều chỉnh bằng cách thay đổi điện áp cung cấp. Như đã biết, mô-men xoắn do động cơ tạo ra tỷ lệ thuận với bình phương của điện áp cung cấp, trong khi độ trượt tại điểm mô-men xoắn cực đại không phụ thuộc vào điện áp cung cấp. Đáng chú ý, sự dao động của điện áp cung cấp không ảnh hưởng đến tốc độ đồng bộ của động cơ.

Đặc tính mô-men xoắn-tốc độ của động cơ cảm ứng ba pha dưới các điện áp cung cấp khác nhau, cùng với đặc tính cho tải quạt, được minh họa dưới đây:

Điều khiển điện áp stator là kỹ thuật được sử dụng để điều chỉnh tốc độ của động cơ cảm ứng. Tốc độ quay của động cơ cảm ứng ba pha có thể được điều chỉnh bằng cách thay đổi điện áp cung cấp. Mô-men xoắn do động cơ tạo ra tỷ lệ thuận với bình phương của điện áp cung cấp, trong khi dòng điện tỷ lệ thuận trực tiếp với điện áp. Do đó, tốc độ được kiểm soát bằng cách điều chỉnh điện áp cho đến khi động cơ phát sinh mô-men xoắn cần thiết cho tải ở tốc độ mong muốn.

Để giảm tốc độ trong khi duy trì cùng một dòng điện, điện áp được giảm, từ đó giảm công suất mô-men xoắn đầu ra. Phương pháp điều khiển điện áp stator này đặc biệt phù hợp cho các ứng dụng mà mô-men xoắn tải giảm theo tốc độ, như tải quạt.

Phương pháp này chỉ cho phép điều khiển tốc độ dưới tốc độ định mức thông thường, vì việc hoạt động ở điện áp cao hơn giá trị định mức là không được phép. Nó lý tưởng cho các hệ thống cần hoạt động gián đoạn, cũng như hệ thống quạt và bơm, nơi mà mô-men xoắn tải thay đổi theo bình phương của tốc độ. Các hệ thống này yêu cầu mô-men xoắn thấp hơn ở tốc độ thấp hơn, điều kiện này có thể được đáp ứng bằng cách áp dụng điện áp thấp hơn mà không vượt quá giới hạn dòng điện của động cơ.

Đối với điều khiển tốc độ của động cơ kích thước nhỏ (chủ yếu là một pha), điện áp biến đổi có thể đạt được thông qua các phương pháp sau:

• Kết nối một điện trở ngoài vào mạch stator của động cơ.

• Sử dụng tự biến áp.

• Sử dụng bộ điều khiển điện áp thyristor.

• Sử dụng bộ điều khiển triac.

Phương pháp bộ điều khiển điện áp thyristor hiện nay là lựa chọn ưu tiên cho sự biến đổi điện áp. Đối với nguồn một pha, hai thyristor được kết nối ngược chiều, như được minh họa trong hình dưới đây:

Các động cơ quạt gia đình, là động cơ một pha, được điều khiển bởi Bộ điều khiển điện áp Triac một pha, như được minh họa trong hình dưới đây:

Điều khiển tốc độ được thực hiện bằng cách điều chỉnh góc kích thích của Triac. Những bộ điều khiển này thường được gọi là bộ điều chỉnh quạt bán dẫn. So với các bộ điều chỉnh biến đổi truyền thống, các bộ điều chỉnh bán dẫn cung cấp độ gọn gàng và hiệu quả cao hơn, làm cho chúng trở thành lựa chọn ưu tiên so với các bộ điều chỉnh truyền thống.

Đối với động cơ cảm ứng ba pha, cần ba cặp thyristor, mỗi cặp gồm hai thyristor được kết nối ngược chiều. Hình dưới đây minh họa điều khiển điện áp stator của động cơ cảm ứng ba pha sử dụng bộ điều khiển điện áp thyristor:

Mỗi cặp thyristor điều khiển điện áp của pha tương ứng. Điều chỉnh tốc độ được thực hiện bằng cách điều chỉnh thời gian dẫn của thyristor. Đối với các công suất thấp hơn, các cặp thyristor ngược chiều trong mỗi pha có thể được thay thế bằng một Triac.