Trong hoạt động của động cơ, các thông số hoạt động như hiệu suất, hệ số công suất, tốc độ và dòng điện là những chỉ số quan trọng về chất lượng hoạt động. Trong số này, tốc độ và dòng điện có mối quan hệ trực tiếp và phụ thuộc lẫn nhau ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất của động cơ.
Động cơ cảm ứng hoạt động dựa trên tốc độ đồng bộ (Ns), được xác định bởi:
Ns=120f/P
ở đâu:
f = tần số cung cấp (Hz)
P = số cực
Tuy nhiên, tốc độ rôto thực tế (N) luôn thấp hơn một chút do trượt (các):
N=Ns(1−s)
Độ trượt là cần thiết để tạo ra dòng điện rôto (tôi₂) và tạo ra mô men xoắn.
Tình trạng không tải
• Công suất đầu ra ≈ 0 → Dòng điện rôto (I₂) ≈ 0
• Độ trượt (s) ≈ 0 → Tốc độ thực tế ≈ Tốc độ đồng bộ (N ≈ Ns)
• Dòng điện stato (I₁) chủ yếu bao gồm dòng điện từ hóa (cần thiết để tạo ra từ trường).
Tình trạng đã tải
• Khi tải tăng, rôto chậm lại một chút, làm tăng độ trượt.
• Độ trượt cao hơn tạo ra dòng điện rôto (I₂) lớn hơn để tạo ra nhiều mô-men xoắn hơn và cân bằng tải.
• Dòng điện stato (I₁) tăng tỷ lệ thuận để chống lại từ trường của rôto.
• Tốc độ giảm nhẹ (thường trượt 2-5% khi đầy tải).
Ví dụ: Động cơ 2 cực (Ns = 3000 vòng/phút) chạy ở tốc độ ~2850 vòng/phút (độ trượt 5%) khi đầy tải.
Biểu diễn đồ họa
• Đường cong tốc độ và tải là một đường giảm dần (tốc độ gần như không đổi và giảm nhẹ khi tải tăng).
• Đường cong dòng điện và tải gần như tuyến tính—dòng điện stato tăng theo tải để duy trì mô-men xoắn.
Độ trượt thấp (2-5%) đảm bảo hiệu suất cao, vì độ trượt quá mức sẽ làm tăng tổn thất đồng rô-to (I₂²R).
Động cơ có độ trượt cao (ví dụ: đối với máy nghiền hoặc băng tải) có độ trượt cao hơn (lên tới 10-15%) để có mô-men xoắn khởi động tốt hơn nhưng hiệu suất thấp hơn.
Điều khiển điện áp/tần số (V/f) trong VFD duy trì dòng điện tối ưu, ngăn chặn dòng điện quá mức ở tốc độ thấp.
Quá tải: Tải quá mức → độ trượt cao → I₂ cao → tăng dòng điện stato → quá nhiệt.
Mất cân bằng điện áp: Gây ra dòng điện phân bố không đều, làm tăng tổn thất và giảm độ ổn định tốc độ.
Rôto bị khóa (s=1): Dòng điện có thể đạt tới dòng điện đầy tải 5-7×, có nguy cơ bị cháy nếu kéo dài.
• Tốc độ giảm nhẹ khi tải tăng do trượt.
• Dòng điện tăng tỷ lệ thuận với tải để duy trì mô-men xoắn.
• Động cơ tiêu chuẩn hoạt động ở độ trượt 2-5% để đạt hiệu quả tối ưu.
• Động cơ có độ trượt cao đánh đổi hiệu suất lấy mô-men xoắn khởi động cao hơn.
• VFD tối ưu hóa mối quan hệ tốc độ-dòng điện bằng cách điều chỉnh điện áp và tần số.
Hiểu điều này động lực tốc độ hiện tại giúp đỡ trong lựa chọn động cơ, xử lý sự cố và vận hành hiệu quả, đặc biệt là trong các ứng dụng có tải thay đổi.
