61 Ch"ơng 17 Mở máy và điều chỉnh tốc độ động cơ điện không đồng bộ 17-1. QUá TRìNH Mở MáY Động cơ điện không đồng bộ Trong quá trình mở máy động cơ điện, mômen mở máy là đặc tính chủ yếu nhất trong những đặc tính mở máy của động cơ điện. Muốn cho máy quay đFợc thì mômen mở máy của động cơ phải lớn hơn mômen tải tĩnh và mômen ma sát tĩnh. Trong quá trình tăng tốc phFơng trình cân bằng động về mômen nhF sau: dt d JMMM jC == (17-1) trong đó: M, M c , M j là mômen điện từ của động cơ điện, mômen cản và mômen quán tính. g GD J 4 2 = - hằng số quán tính; g = 9,81 m/s 2 - gia tốc trọng trFờng; G và D là trọng lFợng và đFờng kính phần quay; - tốc độ góc của rôto. Khi đã biết đFợc đặc tính cơ của động cơ điện M = f 1 (n) và của tải M c = f 2 (n) thì có thể từ công thức (17-1) tìm ra quan hệ giữa tốc độ và thời gian n = f(t) trong quá trình mở máy. Cũng từ biểu thức trên ta thấy, muốn đảm bảo tăng tốc thuận lợi trong quá trình mở máy phải giữ 0> dt d , nghĩa là M > M c . Với một quán tính nhF nhau, M - M c càng lớn thì tốc độ tăng càng nhanh. Đối với những máy có quán tính lớn thì thời gian mở máy lâu hơn. Trong trFờng hợp có yêu cầu mở máy nhiều lần thì thời gian mở máy ảnh hFởng rất nhiều đến năng suất lao động. Khi bắt đầu mở máy thì rôto đứng yên, hệ số trFợt s = 1 nên dòng mở máy có thể tính đFợc theo mạch điện thay thế. 2, 211 2, 211 1 )()( xCxrCr U I mm +++ = (17-2) Thực tế do mạch từ tản bão hoà rất nhanh, điện kháng giảm xuống nên dòng điện mở máy còn lớn hơn nhiều so với trị số tính theo công thức (17-2). ở trị số điện áp định mức dòng điện mở máy thFờng bằng từ 4 ữ 7 lần dòng điện định mức. Dòng điện quá lớn không những làm cho bản thân máy bị nóng mà còn làm cho điện áp lFới giảm nhiều, nhất là đối với những lFới điện có công suất nhỏ. Trong thực tế, theo yêu cầu của sản xuất, động cơ không đồng bộ thFờng phải mở máy và ngừng máy nhiều lần. Tuỳ theo tính chất của tải và tình hình của lFới điện mà yêu cầu mở máy đối với động cơ điện cũng khác nhau. Có khi yêu cầu mômen mở máy lớn, có khi cần hạn chế dòng điện mở máy và có khi lại cần cả hai. Những yêu cầu trên đòi hỏi động cơ điện phải có tính năng mở máy thích ứng. PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com 62 !"#$% & ' %($$)*$+,-$./01$.234$ $ 56"7$18$529"$:#;"7$5<"7$=6 CD ĐC Trong nhiều trFờng hợp, do phFơng pháp mở máy hay do chọn động cơ điện có tính năng mở máy không thích hợp sẽ gây hỏng máy. Nói chung khi mở máy một động cơ điện cần xét đến những yêu cầu cơ bản sau: 1- Phải có mômen mở máy đủ lớn để thích ứng với đặc tính cơ của tải. 2- Dòng điện mở máy càng nhỏ càng tốt. 3- PhFơng pháp mở máy và thiết bị cần dùng đơn giản, rẻ tiền, chắc chắn, an toàn. 4- Tổn hao công suất trong quá trình mở máy càng nhỏ càng tốt. Những yêu cầu trên thFờng mâu thuẫn với nhau nhF khi yêu cầu dòng điện mở máy nhỏ thì thFờng làm cho mômen mở máy giảm theo hoặc cần thiết bị đắt tiền. Chính vì vậy phải căn cứ vào điều kiện làm việc cụ thể mà chọn phFơng án mở máy thích hợp. 17-2. Các phJơng pháp mở máy 17.2.1. Mở máy trực tiếp động cơ điện rôto lồng sóc Đây là phFơng pháp mở máy đơn giản nhất, chỉ việc đóng trực tiếp động cơ điện vào lFới điện là đFợc (hình 17-1). Khi mở máy trực tiếp dòng điện mở máy tFơng đối lớn. Nếu quán tính của tải lớn, thời gian mở máy quá dài thì có thể làm nóng máy và ảnh hFởng đến điện áp lFới điện. NhFng nếu nguồn điện tFơng đối lớn thì nên dùng phFơng pháp này vì mở máy nhanh và đơn giản.$ 17.2.2. Hạ điện áp để mở máy Khi hạ điện áp để mở máy sẽ giảm đFợc dòng điện mở máy nhFng đồng thời mômen mở máy cũng giảm xuống, do đó đối với những tải yêu cầu có mômen mở máy lớn thì phFơng pháp này không dùng đFợc. Tuy vậy đối với những thiết bị yêu cầu mômen mở máy nhỏ thì phFơng pháp này rất thích hợp. Có ba cách hạ điện áp nhF sau:$ 1- Mắc cuộn kháng nối tiếp vào mạch stato (hình 17-2) Khi mở máy đóng cầu dao D 1 , mở cầu dao D 2 , trong mạch điện stato đFợc mắc nối tiếp một điện kháng K. Mở máy xong đóng cầu dao D 2 nối tắt cuộn kháng (hình 17-2). Điều chỉnh trị số của điện kháng thì có thể có đFợc dòng điện mở máy cần thiết. Do có điện áp giáng trên điện kháng nên điện áp mở máy trên đầu cực của động cơ điện là U , mm nhỏ hơn điện áp lFới U 1 . Ta có U , mm = kU 1 với k < 1. Gọi dòng điện mở máy và mômen mở máy khi mở máy trực tiếp là I mm và M mm . Sau khi thêm điện kháng vào dòng điện mở máy còn lại là I , mm = kI mm . Nếu cho rằng khi hạ điện áp mở máy tham số của máy điện vẫn giữ không đổi thì dòng điện mở máy sẽ nhỏ đi. Vì mômen tỷ lệ với bình phFơng điện áp nên lúc đó mômen mở máy bằng M , mm = k 2 M mm . PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com 63 !"#$% & ' >?$ @$529"$,4$+*$ $ +,-$=A"7$=23"$,4$.0$"7BC. ĐC D 1 D 2 T D 3 I , mm U , mm U l !"#$%&'D?$)*$+,-$E'$ $ FG $$ D 1 D 2 Mở máy Làm việc !"#$% & ' H($$ @$529"$,4$+*$ $ +,-$=A"7$=23"$,4$.0$"7BC. FG $$ D 1 D 2 I $ I mm $ J K ++ $$ U l Ưu điểm của phFơng pháp này là thiết bị đơn giản, giảm đFợc dòng điện mở máy nhFng nhFợc điểm là khi giảm dòng điện mở máy thì mômen mở máy giảm xuống bình phFơng lần. 2- Dùng biến áp tự ngẫu hạ điện áp mở máy Sơ đồ lúc mở máy nhF hình 17-3, trong đó T là biến áp tự ngẫu, bên cao áp nối với lFới điện, bên hạ áp nối với động cơ điện. Khi mở máy đóng cầu dao D 1 và D 3 , còn D 2 mở. Sau khi mở máy xong cắt biến áp tự ngẫu T ra bằng cách đóng cầu dao D 2 vào và mở D 3 ra. Gọi tỷ số biến đổi điện áp của biến áp tự ngẫu là k T (k T < 1) thì U , mm = k T U 1 . Do đó dòng điện mở máy và mômen mở máy của động cơ điện sẽ là I , mm = k T I mm và M , mm = k 2 T M mm . Gọi dòng điện lấy từ lFới vào là I 1 (dòng điện sơ cấp của biến áp tự ngẫu) thì dòng điện đó bằng: I 1 = k T I , mm = k 2 T I mm . So với phFơng pháp trên ta thấy, nếu chọn k T = k thì mômen mở máy vẫn bằng M , mm = k 2 M mm nhFng dòng điện mở máy lấy từ lFới vào nhỏ hơn nhiều (I l = k 2 T I mm ). NgFợc lại, khi lấy từ lFới vào một dòng điện mở máy bằng dòng điện mở máy của phFơng pháp trên thì với phFơng pháp này ta có mômen mở máy lớn hơn. Đó là Fu điểm của phFơng pháp dùng biến áp tự ngẫu để hạ thấp điện áp mở máy. PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com 64 !"#$%&'L($M1$.N"#$+;+O"$:#2$ .#P+$529"$./*$4#Q$RST$5U$+*$+,-( $ 4 3 2 1 M mm =M max 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0 s 1 , 0 a M M dm 3. Mở máy bằng phOơng pháp Y- PhFơng pháp mở máy - thích ứng với các động cơ điện khi làm việc bình thFờng đấu tam giác. Khi mở máy ta đổi thành Y, nhF vậy điện áp đFa vào hai đầu mỗi pha chỉ còn 3/ l U . Sau khi động cơ đã chạy rồi, đổi thành đấu . Sơ đồ cách đấu dây nhF ở hình 17- 4. Khi mở máy thì đóng cầu dao D 1 còn cầu dao D 2 đóng về phía dFới, nhF vậy máy đấu Y. Khi máy đã chạy rồi thì đóng cầu dao D 2 về phía trên, máy đấu theo . Theo phFơng pháp này, khi dây quấn đầu Y thì điện áp pha trên dây quấn là: 1 ' 3 1 UU mmf = , trong đó U 1 là điện áp dây của lFới điện. Ta có: mmfmmf II 3 1 ' = và mmmmf MM 3 1 ' = . Do khi đấu Y để mở máy dòng điện pha bằng dòng điện dây I , mmf = I , mm còn khi mở máy trực tiếp đấu thì U mmf = U l và I mm = 3 I mmf cho nên khi mở máy đấu sao thì dòng điện bằng mmmmfmmfmm IIII 3 1 3 1 '' === , nghĩa là dòng điện mở máy và mômen mở máy đều giảm đi ba lần so với mở máy trực tiếp. Trên thực tế trFờng hợp này tFơng tự nhF dùng một biến áp tự ngẫu có tỷ số biến đổi điện áp 3 1 = T k . Trong các phFơng pháp hạ điện áp mở máy nói trên, phFơng pháp mở máy Y - tFơng đối đơn giản nên đFợc dùng rộng rãi đối với những động cơ điện khi làm việc đấu tam giác. 17.2.3 Mở máy bằng cách ghép thêm điện trở phụ vào rôto PhFơng pháp này chỉ áp dụng với những động cơ rôto dây quấn vì đặc điểm của loại động cơ điện này là có thể ghép thêm điện trở phụ vào mạch cuộn dây rôto. NhF ta đã biết, khi điện trở rôto thay đổi thì đặc tính M = f(s) cũng sẽ thay đổi. Khi điều chỉnh điện trở mạch điện rôto thích hợp sẽ đFợc trạng thái mở máy lý tFởng (đFờng 4 ở hình 17-5). Sau khi máy đã quay, để duy trì một mômen điện từ nhất định trong quá trình mở máy, ta cắt dần điện trở phụ thêm vào rôto làm cho quá trình tăng tốc của động cơ điện thay đổi từ đFờng M = f(s) này sang đFờng M = f(s) khác. NhF ở hình 17-5 đổi từ đFờng 4 sang đFờng 3, đFờng 2 và sau khi cắt toàn bộ điện trở phụ thì sẽ theo đFờng 1 tăng tốc đến điểm làm việc. PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com 65 Dùng động cơ điện rôto dây quấn có thể đạt đFợc mômen mở máy lớn, đồng thời dòng điện mở máy nhỏ nên những nơi nào mở máy khó khăn thì dùng loại động cơ điện này. NhFợc điểm của động cơ điện rôto dây quấn là rôto dây quấn chế tạo phức tạp hơn rôto lồng sóc nên đắt hơn, bảo quản khó khăn hơn, hiệu suất của máy cũng thấp hơn. 17-3. điều chỉnh tốc độ động cơ điện không đồng bộ Hiện nay ngFời ta đã nghiên cứu nhiều về vấn đề điều chỉnh tốc độ động cơ điện không đồng bộ, nhFng nhìn chung các phFơng pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện không đồng bộ đều có những Fu nhFợc điểm của nó và chFa giải quyết đFợc toàn bộ vấn đề nhF: phạm vi điều chỉnh tốc độ, năng lFợng tiêu thụ, độ bằng phẳng khi điều chỉnh, thiết bị sử dụng. Vì vậy trong nhiều ngành công nghiệp quan trọng nhF cán thép, vận tải, dệt giấy, cơ khí v.v có yêu cầu điều chỉnh tốc độ tFơng đối cao vẫn còn dùng nhiều động cơ một chiều hay động cơ điện xoay chiều có vành góp. Mặc dù việc điều chỉnh tốc độ động cơ điện không đồng bộ có những khó khăn, nhFng trong những trFờng hợp nào đó nếu dùng phFơng pháp điều chỉnh tốc độ thích hợp cũng có thể thoả mãn đFợc yêu cầu đặt ra. Các phFơng pháp điều chỉnh chủ yếu có thể thực hiện: 1- Trên stato: thay đổi điện áp đFa vào dây quấn stato, thay đổi số đôi cực của dây quấn stato hay thay đổi tần số nguồn điện. 2- Trên rôto: thay đổi điện trở rôto hoặc nối tiếp trên mạch rôto một hay nhiều máy điện gọi là nối cấp. 17.3.1. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi số đôi cực Nói chung động cơ điện không đồng bộ trong điều kiện làm việc bình thFờng có hệ số trFợt nhỏ, do đó tốc độ của động cơ điện gần bằng tốc độ đồng bộ p f n 60 1 = . Từ đó ta thấy khi tần số không đổi thì tốc độ đồng bộ của động cơ điện tỷ lệ nghịch với số đôi cực, do đó khi thay đổi số đôi cực của dây quấn stato có thể thay đổi đFợc tốc độ. Dây quấn stato có thể nối thành bao nhiêu số đôi cực khác nhau thì tốc độ có bấy nhiêu cấp, vì vậy tốc độ chỉ có thể thay đổi từng cấp một, không bằng phẳng. Có nhiều cách thay đổi số đôi cực của dây quấn stato. 1. Đổi cách nối để có số đôi cực khác nhau. Dùng trong động cơ điện hai tốc độ theo tỷ lệ 2 : 1. 2 - Trong rãnh stato đặt hai dây quấn độc lập có số đôi cực khác nhau, thFờng để đạt hai tốc độ theo tỷ lệ 4 : 3 hay 6 : 5. 3 - Trên rãnh stato có đặt hai dây quấn độc lập có số đôi cực khác nhau, mỗi dây quấn lại có thể đổi nối để có số đôi cực khác nhau, dùng trong động cơ điện ba bốn tốc độ. Dây quấn rôto trong động cơ điện không đồng bộ rôto dây quấn có số đôi cực bằng số đôi cực của dây quấn stato, do đó khi đấu lại dây quấn stato để có số đôi cực khác PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Uu diem Nhuoc diem 1 66 1V $ $ / 2 / 2 $ A 1 X 1 A 2 X 2 !"#$% & ' W ($$X8$5<$"7C-P"$ YZ$.#[-$5\2$]^$5;2$101 $ $ A 1 [V $ X 1 X 2 $ A 2 $ /2 /2 $ A 1 $$$$$$$$$ X 1 $ $ A 2 X 2 $ =V $ nhau thì dây quấn rôto cũng phải đấu lại, nhF vậy không tiện lợi, do đó không dùng động cơ điện loại này để điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi số đôi cực. NgFợc lại, rôto lồng sóc có thể thích ứng với bất cứ số đôi cực nào của dây quấn stato, do đó thích hợp cho động cơ điện thay đổi số đôi cực để điều chỉnh tốc độ. Sơ đồ thay đổi số đôi cực nhF ở hình 17 - 6. Khi thay đổi từ nối thuận (hình 17-6a) sang nối ngFợc (hình 17-6b) ta đFợc bFớc cực khác nhau, nghĩa là số đôi cực khác nhau theo tỷ lệ 2 : 1. Hai cuộn dây đó cũng có thể đấu nối tiếp (hình 17-6a) hay song song (hình 17-6c) theo yêu cầu của điện áp và dòng điện để thay đổi số đôi cực. Đối với động cơ điện ba pha, tuỳ theo cách đấu Y hay và cách đấu dây quấn pha song song hay nối tiếp mà ngFời ta chế tạo động cơ điện hai tốc độ thành loại mômen không đổi và loại công suất không đổi. ở hình 17-7, gọi công suất động cơ điện khi đấu YY với số đôi cực ít (p 1 ) là P YY , công suất động cơ điện khi đấu Y với số đôi cực gấp đôi (p 2 ) là P Y , ta có: YYYYfYY IUP cos23 ' 1 = YYfY IUP cos3 ' 1 = Giả thiết khi thay đổi tốc độ, hiệu suất và cos không đổi thì ta có: 2= Y YY P P (17-3) Vì khi đổi nối từ đấu Y sang đấu YY số đôi cực giảm đi một nửa nên tốc độ tăng 2 lần (p 2 = 2p 1 nên n 1 = 2n 2 ) và do quan hệ P = M, trong đó là tốc độ góc của rôto động cơ điện; M, P là mômen điện từ và công suất đầu trục của động cơ điện, nên ta có: 2 2 === Y YY YY YYYY Y YY M M M M P P Từ đó ta đFợc M Y = M YY , nghĩa là máy đFợc chế tạo theo loại mômen không đổi. ở hình 17-8, gọi công suất của động cơ khi đấu là P , ta có: = cos33 ' 1 f IUP Công suất khi đấu YY là: YYYYfYY IUP cos23 ' 1 = PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com 67 !"#$% & ' % _ ($FM1$.N"#$18$)$`$ab"V$ 1c[$56"7$18$529"$#[2$.^1$56 $1d$]8$5<$ 5eC$fg-$"#h$*$#!"#$% i ' i $ _ $$$$$$$$$$$$$$$$ " % $$$$$$$$$$$$$$$$$H" % $$$$$$$$" $ M Y Y !"#$% & ' j ($FM1$.N"#$18$)$`$ab]V$1c[$ 56"7$18$529"$$#[2$$.^1$56$1d$]8$5<$ 5eC$fg-$"#h$#!"#$% i ' & $ _$$ $$$$$$$$$$$$$$$ " % $$$$$$$$$$$$$$$$$H" % $$$$$$$$" $ M Y Y Y $$$ !"#$% & ' i ($X8$5<$5eC$fg-$kCe"$:#2$5\2 $ $.^1$56$.#OT$.l$Y9$H?%$Rm2$1;"7$]Ce.$:#;"7$5\2$ A B C A B C n f ( p 2 = 2p 1 ) YY (p 1 ) n f n K a $ n K a $ n K a$ n K a$ !"#$% & ' & ($X8$5<$5eC$fg-$kCe"$:#2$5\2$ $ .^1$56$.#OT$.l$Y9$H?%$Rm2$+;+O"$:#;"7$5\2$ Y$b4 H `H4 % V YY (p 1 ) A B C A B C I f I f n f n f n K a n K a Giả thiết khi thay đổi tốc độ, hiệu suất và cos không đổi, ta có: 115,1 3 2 == P P YY (17-4) Động cơ điện hai tốc độ đấu theo kiểu này thuộc loại công suất không đ ổi. Đặc tính M = f(n) của động cơ điện hai tốc độ đấu theo Y/YY và /YY đFợc biểu diễn ở hình 17-9 và hình 17-10. 17.3.2. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi tần số NhF ta đã biết, tốc độ của động cơ điện không đồng bộ bằng: )1( 60 )1( 1 1 s p f snn == Khi hệ số trFợt thay đổi ít thì n tỷ lệ với f 1 . PhFơng pháp thay đổi tần số để điều chỉnh tốc độ là phFơng pháp điều chỉnh bằng phẳng, động cơ điện có thể quay với bất cứ tốc độ nào, phạm vi điều ch ỉnh rộng, nhFng cần phải sử dụng nguồn điện đặc biệt có tần số thay đổi đFợc, do đó chỉ khi nào có PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com 2 68 nhiều động cơ điện cùng thay đổi tốc độ theo một quy luật chung thì cách điều chỉnh này mới có ý nghĩa thực tế vì có thể dùng một nguồn điện biến tần chung. Với điều kiện năng lực quá tải không đổi, có thể tìm ra đFợc quan hệ giữa điện áp U 1 , tần số f 1 và mômen M. Trong công thức về mômen cực đại (16-41), khi bỏ qua điện trở r 1 thì mômen cực đại có thể viết thành: 2 1 2 1 max f U CM = (17-5) trong đó C là hệ số. Giả thiết U 1 và M là điện áp và mômen lúc tần số là f 1 , căn cứ vào điều kiện năng lực quá tải không đổi ta có: M M M M max ' max ' = Hay 2' 1 2 1 2 1 2' 1 ' max ' max ' fU fU M M M M == Do đó ta đFợc: M M f f U U ' 1 ' 1 1 ' 1 = (17-6) Trong thực tế ứng dụng, thFờng yêu cầu mômen không đổi (nhF trong máy cắt gọt kim loại), nên ta có: 1 1 1 1 ' 1 f f U U = hay const f U = 1 1 (17-7) Khi yêu cầu điều chỉnh tốc độ đảm bảo công suất cơ P cơ không đổi, nghĩa là M tỷ lệ nghịch với tần số f 1 (nhF trong đầu máy điện) thì ta có: ' 1 1 ' f f M M = Thay vào (17-6) ta đFợc: 1 ' 1 1 ' 1 f f U U = (17-8) Nếu yêu cầu mômen tỷ lệ với bình phFơng của tốc độ nghĩa là mômen tỷ lệ với bình phFơng của tần số (nhF quạt gió) thì ta có: 2 1 ' 1 1 ' 1 = f f U U (17-9) Tóm lại khi thay đổi tần số để điều chỉnh tốc độ ta phải đồng thời điều chỉnh cả điện áp đFa vào động cơ. 17.3.3. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp Khi thay đổi điện áp lFới, thí dụ giảm điện áp xuống còn x lần điện áp định mức, U 1 = xU đm (x < 1) thì mômen sẽ giảm xuống còn M = x 2 M đm . Nếu mômen tải không đổi thì tốc độ giảm xuống, hệ số trFợt tăng từ s a đến s b rồi s c nhF ở hình 17-11. PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com 3 69 !"#$% & ' % % ($F2oC$1#p"#$.^1$56 $ =A"7$.#[-$5\2$529"$,4$1c[$].[.T 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0 1 2 M/M đm M c /M đm 1 2 3 4 a d b c !"#$% & ' % H ($F2oC$1#p"#$.^1$56$=A"7 $ $1,1#$7#q4$.#P+$529+$./*$4#Q$RST$/;.T Theo công thức về mômen M = C m I , 2 , trong đó C m là hệ số, thì khi điện áp lFới U 1 = xU đm , s.đ.đ. E và từ thông cũng bằng x lần trị số ban đầu và I , 2 tăng lên 1/x lần (để giữ M = const cân bằng với mômen cản M c ). Vì hệ số trFợt 1 2' 2 2' 21 2 M rIm P P s dt Cu == nên hệ số trFợt s sẽ bằng 1/x 2 lần hệ số trFợt cũ và tốc độ động cơ điện ở điện áp U l = xU đm sẽ là: )1( 2 1 x s nn = (17-10) Theo hình 17-11 ta thấy hệ số trFợt tối đa có thể điều chỉnh đFợc là s = s m . Giả sử 2 max = dm M M , hệ số trFợt định mức s đm = 0,04 thì theo biểu thức Klox tính đFợc s m = 0,15 nghĩa là phạm vi điều chỉnh tối đa là 15%. Khi mômen tải bằng mômen định mức thì điện áp thấp nhất là U 1 = 0,707U đm . Nếu mômen tải nhỏ hơn tải định mức thì điện áp còn có thể giảm nữa. Có thể dùng phFơng pháp đổi nối Y- hoặc dùng điện kháng nối tiếp với dây quấn stato để hạ điện áp. 17.3.4. Điều chỉnh tốc độ bằng cách ghép thêm điện trở phụ vào mạch rôto PhFơng pháp này chỉ có thể dùng đối với động cơ điện rôto dây quấn. Thông qua vành trFợt ta nối một điện trở ba pha có thể điều chỉnh đFợc vào dây quấn rôto. Hình 17-12 chỉ rõ khi thêm điện trở phụ vào thì các đFờng đặc tính M = f(s) nghiêng về phía trái. Với một mômen tải nhất định, điện trở phụ càng lớn thì hệ số trFợt ở điểm làm việc càng lớn (từ a đến b đến c rồi đến d), nghĩa là tốc độ giảm xuống. Vì mômen tỷ lệ với công suất điện từ nên ta có: ' 2 2 s rr s r f + = (17-11) trong đó r f là điện trở phụ. Do P dt bản thân không đổi, I 2 cũng không đổi nên một bộ phận công suất cơ trFớc kia đã biến thành tổn hao đồng m 2 I 2 2 r f . Vì lúc đó công suất đFa vào không đổi nên hiệu suất đã giảm. Đó là nhFợc điểm của phFơng pháp điều chỉnh này. Mặt khác, phạm vi điều chỉnh tốc độ đFợc nhiều hay ít còn tuỳ thuộc theo tải lớn hay nhỏ, tải càng nhỏ phạm vi điều chỉnh tốc độ càng ít, khi không tải không thể dùng phFơng pháp này để điều chỉnh tốc độ đFợc. PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com 4 Nhuoc diem 70 ~ A B R !"#$% & ' % > ($F6"7$18$529" $ :#;"7$5<"7$=6$"^2$1e4 17.3.5. Điều chỉnh tốc độ bằng nối cấp Dùng phFơng pháp này có thể đem năng lFợng tiêu hao trên điện trở phụ của phFơng pháp trên truyền cho một động cơ điện nối cấp để đổi thành cơ năng. NhF vậy có thể lợi dụng triệt để năng lFợng lấy từ lFới điện. Nối nối cấp có nhiều kiểu, ở đây chỉ giới thiệu một trong những kiểu nối cấp với máy điện không đồng bộ. Khi nối cấp thì rôto của hai động cơ điện không đồng bộ đFợc nối với nhau cả về điện lẫn về cơ nhF hình 17-13. Động cơ điện A làm việc bình thFờng với lFới điện còn dây quấn stato của động cơ B nối với một biến trở ba pha đối xứng. NhF vậy, điện áp đFa vào động cơ B chỉ là điện áp tần số thấp của rôto động cơ điện A thông qua vành trFợt chuyển sang rôto động cơ B. Gọi số đôi cực của động cơ A và B là p A và p B , tần số lFới là f 1 , tần số dòng điện rôto của máy A là f 2 , tốc độ đồng bộ của các máy là n 1A và n 1B , tốc độ rôto chung của cả hai máy là n c thì ta có: A A p f n 1 1 60 = và A cA p nn f 60 1 2 = (17-12) Tốc độ đồng bộ của máy B (tức là tốc độ của từ trFờng quay so với rôto) bằng: B A cA B B p p nn p f n )( 60 1 2 1 == và hệ số trFợt bằng: B cB B n nn s 1 1 = (17-13) Ta nhận thấy B làm việc giống nhF một động cơ điện không đồng bộ thFờng mà tần số nguồn đFa vào trên rôto là f 2 , còn máy A làm việc nhF một động cơ điện không đồng bộ mà trên rôto nối thêm một mạch điện đẳng trị của động cơ B. Cuối cùng, vì rôto hai máy đFợc nối chặt với nhau về cơ khí nên cùng quay với tốc độ n c . Hiểu nhF vậy thì rất dễ thấy, khi không tải hệ số trFợt của máy B là s B = 0 nên n 1B = n c . Lúc đó n c là tốc độ đồng bộ của cả hệ thống nối cấp, gọi là n 1c và có quan hệ sau: B A CAsBscc p p nnnnn BB )( 11)0(1)0(1 === == do đó ta có: BABA A Ac pp f pp p nn + = + = 1 11 60 (17-14) NhF vậy, n 1c đFợc xem nhF tốc độ của hệ thống nối cấp khi hệ số trFợt của động cơ B bằng không. PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com 5 [...]... hiện ở loại động cơ điện đặc biệt gọi là động cơ điện xoay chiều có vành góp Nguyên lý làm việc của loại máy này sẽ xét ở chương sau Câu hỏi 1 Nêu các yêu cầu mở máy và trình bày tóm tắt các phương pháp mở máy động cơ điện không đồng bộ, so sánh ưu nhược điểm của từng phương pháp 2 Tại sao khi thêm điện trở phụ vào mạch rôto thì có thể cải thiện được đặc tính mở máy của động cơ điện không đồng bộ rôto... nên dòng điện không tải lớn hơn so với một động cơ điện thường T ổng trở ngắn mạch cũng lớn hơn do đó dòng điện ngắn mạch nhỏ đi Điều đó làm cho cos và Mmax giảm xuống Ngoài những phương pháp điều chỉnh tốc độ kể trên có thể dùng phương pháp đưa s.đ.đ phụ vào mạch điện rôto để điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ Tuy nhiên phương pháp này không thực hiện trên những động cơ không đồng bộ loại thường... mở máy như vậy ảnh hưởng như thế nào đến mômen và dòng điện mở máy? 5 Trong động cơ điện rôto dây quấn, nếu nối điện kháng vào mạch điện rôto thì có thể điều chỉnh được tốc độ không? Lúc đó đặc tính cơ thay đổi thế nào? Mmm, Mmax, sm, sđm, hiệu suất, cos thay đổi thế nào? Bài tập 1 Một động cơ điện không đồng bộ ba pha 50 Hz; 6 cực; Pđm = 100 kW; tốc độ quay n = 980 vg/ph Giả thiết tổn hao cơ của máy. .. rôto dây quấn ? Nếu thêm điện kháng vào thì đặc tính mở máy có bị ảnh hưởng không? 3 Tóm tắt các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện không đồng bộ So sánh ưu khuyết điểm và phạm vi ứng dụng của từng phương pháp 4 Có hai động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc cùng công suất đấu liền trục, cùng kéo một tải Khi mở máy đấu hai dây quấn stato của hai máy nối tiếp với nhau, mở máy xong thì đấu song song... thấy tốc độ đồng bộ của hệ thống là tốc độ đồng bộ của một động cơ điện tương ứng có số đôi cực bằng (p A + pB) Các động cơ A, B có thể làm việc riêng lẻ nên ta được ba tốc độ tương ứng với ba số đôi cực pA, pB và pA + pB Phân phối công suất của hệ thống nối cấp cũng giống như ở máy điện thường Công suât điện từ của máy A là PđtA chia làm hai phần, một phần biến thành công suất cơ ở đầu trục PcơA,... tổn hao cơ của máy bằng 1%Pđm và mômen tải luôn giữ 71 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com không đổi Trong mạch rôto nối thêm điện trở phụ để tốc độ giảm xuống còn 750 vg/ph Hãy tính công suất tiêu hao trên điện trở phụ và công suất đưa ra của động cơ khi giảm tốc độ Đáp số: p ,cu2 = 23,7 kW; P,2 = 76,3 kW 2 Cho một động cơ điện rôto dây quấn có: p = 2;... cơ điện rôto dây quấn có: p = 2; f = 50Hz ; r2 = 0,02 ; n = 1485 vg/ph Nếu mômen tải không đổi, muốn có tốc độ n = 1050 vg/ph thì phải ghép thêm điện trở phụ vào rôto là bao nhiêu? Nếu thay đổi điện áp đặt vào dây quấn stato để có được tốc độ nói trên (không có thêm điện trở phụ vào rôto) thì phải đặt vào stato một điện áp là bao nhiêu? Đáp số: r p = 0,58 ; U = 0,316 Uđm 72 PDF created with FinePrint... điện truyền cho máy B là Ps Bỏ qua tổn hao trên máy thì công suất phân phối của hai máy như sau: nC PcoA p = = A P coB n1 A n C pB trong đó công suất cơ của máy A là PcơA = PđtA công suất cơ của máy B là (17-15) nC ; n1 A PcơB = Ps = PđtA n1 A nC n1 A Từ đó ta thấy tải của hai máy đại thể phân phối tỷ lệ theo số đôi cực của chúng Vì công suất kích từ dùng từ trường quay của cả hai máy nên dòng điện . Ch"ơng 17 Mở máy và điều chỉnh tốc độ động cơ điện không đồng bộ 17-1. QUá TRìNH Mở MáY Động cơ điện không đồng bộ Trong quá trình mở máy động cơ điện, mômen mở máy là đặc tính. tính mở máy của động cơ điện không đồng bộ rôto dây quấn? Nếu thêm điện kháng vào thì đặc tính mở máy có bị ảnh hFởng không? 3. Tóm tắt các phFơng pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện không đồng. hiệu suất của máy cũng thấp hơn. 17-3. điều chỉnh tốc độ động cơ điện không đồng bộ Hiện nay ngFời ta đã nghiên cứu nhiều về vấn đề điều chỉnh tốc độ động cơ điện không đồng bộ, nhFng nhìn