Đánh giá hiệu quả sử dụng năng lượng và xác định vùng vận hành tối ưu của động cơ không đồng bộ công suất nhỏ trong điều kiện tải thay đổi

Tóm tắt

Động cơ không đồng bộ ba pha công suất nhỏ được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống truyền động dân dụng và công nghiệp nhẹ nhờ kết cấu đơn giản, độ tin cậy cao và chi phí đầu tư thấp. Tuy nhiên, việc đánh giá đồng thời sự biến thiên của các chỉ tiêu năng lượng và xác định vùng tải phù hợp cho một động cơ cụ thể vẫn cần được phân tích định lượng để hỗ trợ lựa chọn chế độ vận hành. Bài báo xây dựng mô hình mô phỏng động cơ không đồng bộ ba pha trên nền tảng MATLAB/Simulink để đánh giá ảnh hưởng của tải đến các chỉ tiêu năng lượng. Động cơ được khảo sát trên dải tải từ 15% đến 100% tải định mức với mười điểm khảo sát, trong đó các chỉ tiêu đánh giá bao gồm dòng điện stato, công suất đầu vào, công suất đầu ra, hiệu suất và hệ số công suất. Kết quả mô phỏng cho thấy khi tải tăng từ 15% lên 100% tải định mức, dòng điện stato tăng từ 4,06 A lên 8,10 A, công suất đầu ra tăng từ 616 W lên 3938 W và hệ số công suất tăng từ 0,286 lên 0,840. Hiệu suất tăng từ 80,78% tại mức tải 15% lên giá trị lớn nhất khoảng 89,62% tại vùng tải 50–65%, sau đó giảm nhẹ xuống 87,86% ở tải định mức. Tổng tổn hao tăng từ 146,6 W lên 544 W, nhưng tỷ lệ tổn hao trên công suất đầu vào giảm từ 19,22% tại tải thấp xuống khoảng 10,38% tại vùng tải 50–65%, sau đó tăng nhẹ khi động cơ tiến gần tải định mức. Xét đồng thời hiệu suất và hệ số công suất, vùng tải 65–80% tải định mức được xác định là vùng vận hành phù hợp đối với động cơ khảo sát; trong vùng này, hiệu suất duy trì ở mức 89,27–89,62% và hệ số công suất tăng từ 0,738 lên 0,792. Kết quả cung cấp cơ sở định lượng cho việc lựa chọn công suất và chế độ vận hành phù hợp đối với động cơ không đồng bộ 4 kW trong các điều kiện mô phỏng đã khảo sát.