CHƯƠNG : MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG NG BỘ PHA 3.1 3.2 3.3 3.4 3.4 3.5 Tổng quan Từ trường máy điện KĐB Mạch điện tương đương động KĐB pha Các đại lượng đònh mức Các quan hệ công suất động KĐB pha Moment quay động KĐB pha Máy điện - 401005 3.1 TỔNG NG QUAN 1/ KHÁI NIỆM CHUNG : Máy điện không đồng loại máy điện xoay chiều, làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ, có tốc độ quay rotor n (tốc độ máy) khác với tốc độ quay từ trường n1 Máy điện không đồng chủ yếu dùng làm động điện Động không đồng có kết cấu đơn giản, làm việc chắn, hiệu suất cao, giá thành thấp nên dùng rộng rãi công nghiệp sinh hoạt Tuy nhiên, máy điện không đồng có nhược điểm như: cosϕ thấp đặc tính điều chỉnh tốc độ không tốt nên ứng dụng máy điện không đồng có phần bò hạn chế Các động từ 5Hp trở lên hầu hết động pha, động nhỏ 1Hp thường động pha Máy điện - 401005 3.1 TỔNG NG QUAN 2/ CẤU TẠO MÁY ĐIỆN KĐB PHA : Hộp dây Lõi thép stator Dây quấn stator Quạt thông gió Trục động Lõi thép rotor Vỏ máy Máy điện - 401005 3.1 TỔNG NG QUAN 2/ CẤU TẠO MÁY ĐIỆN KĐB PHA : a) Stator (phần đứng yên) - Lõi thép : Máy điện - 401005 3.1 TỔNG NG QUAN 2/ CẤU TẠO MÁY ĐIỆN KĐB PHA : a) Stator (phần đứng yên) - Dây quấn : Máy điện - 401005 3.1 TỔNG NG QUAN 2/ CẤU TẠO MÁY ĐIỆN KĐB PHA : b) Rotor (phần quay) : có dạng - Rotor lồng sóc : Lõi thép Dây quấn Máy điện - 401005 3.1 TỔNG NG QUAN 2/ CẤU TẠO MÁY ĐIỆN KĐB PHA : b) Rotor (phần quay) : có dạng - Rotor dây quấn : Máy điện - 401005 3.2 TỪ TRƯỜNG NG CỦA MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG NG BỘ PHA 1/ Sự hình thành từ trường quay Máy điện - 401005 3.2 TỪ TRƯỜNG NG CỦA MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG NG BỘ PHA 1/ Sự hình thành từ trường quay Máy điện - 401005 3.2 TỪ TRƯỜNG NG CỦA MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG NG BỘ PHA 2/ Đặc điểm từ trường quay: Vận tốc từ trường quay n1 Phụ thuộc vào tần số số đôi cực 60f n1 = p n1[vòng/phút] f[Hz] : tần số nguồn điện p : số đôi cực Chiều từ trường quay : Phụ thuộc vào thứ tự pha nguồn điện Muốn đổi chiều quay động cơ, ta cần đổi thứ tự dây pha Biên độ từ trường quay: Φ = 3/2 Φmax = const , với Φmax biên độ max từ trường pha Máy điện - 401005 10 4.1- ĐẠI CƯƠNG Động không đồng pha thường dùng dụng cụ sinh hoạt công nghiệp, công suất từ vài watt đến khoảng vài nghìn watt nối vào lưới điện xoay chiều pha Kết cấu giống động điện ba pha, khác stator có hai dây quấn : dây quấn (dây quấn làm việc) dây quấn phụ (dây quấn mở máy) Rotor thường lồng sóc Dây quấn nối vào lưới điện suốt trình làm việc, dây quấn phụ thường nối vào mở máy Trong trình mở máy, tốc độ đạt đến 75÷80% tốc độ đồng dùng ngắt điện kiểu ly tâm cắt dây quấn phụ khỏi lưới Có loại động sau mở máy, dây quấn phụ nối vào lưới, động điện pha kiểu điện dung (hay gọi động điện hai pha) Máy điện - 401005 43 4.2 NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC - Khi nối dây quấn stator vào lưới điện có điện áp u1 có dòng điện xoay chiều hình sin chạy qua: i = I sin ωt - Dòng điện sinh từ trường đập mạch Φ Từ trường phân tích thành từ trường quay ΦA ΦB có chiều ngược nhau, có nA = nB biên độ 1/2 biên độ từ trường đập mạch - Từ trường quay thuận nghòch tác dụng với dòng điện rotor chúng sinh tạo thành hai momen MA MB Khi động đứng yên (s=1) MA=MB ngược chiều nhau, momen tổng M = MA + MB = Động không quay momen cản MC trục Máy điện - 401005 44 4.2 NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC Máy điện - 401005 45 4.2 NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC - Từ đặc tuyến này, ta thấy lúc mở máy (n = 0), MA MB ngược chiều : rotor tự quay Tuy nhiên ta đẩy rotor theo chiều M ≠ rotor tiếp tục quay theo chiều đẩy ban đầu - Vì vậy, để động pha làm việc được, ta phải có biện pháp mở máy, nghóa tìm cách tạo cho động momen mở máy Ta thường dùng biện pháp : dây quấn phụ, vòng ngắn mạch cực từ Máy điện - 401005 46 4.3 MỞ MÁY ĐỘNG NG CƠ KĐB PHA 1/ Động dùng dây quấn phụ mở máy Máy điện - 401005 47 4.3 MỞ MÁY ĐỘNG NG CƠ KĐB PHA 1/ Động dùng dây quấn phụ mở máy Dây quấn phụ đặt lệch pha với dây quấn góc 90° không gian mạch từ stator Để có momen mở máy, người ta tạo góc lệch pha dòng qua cuộn Ic dòng qua cuộn phụ Ip cách tính toán cho thân dây quấn phụ có điện trở tương đối lớn được, không cần nối thêm điện trở Khi động đạt khoảng 70 đến 75% vận tốc đồng bộ, cuộn phụ ngắt khỏi nguồn nhờ ngắt điện ly tâm, động tiếp tục làm việc với cuộn Thông thường dòng mở máy khoảng đến lần dòng đònh mức, momen mở máy khoảng 1,5 đến lần momen đònh mức Loại dùng phổ biến : máy điều hòa, máy giặt, dụng cụ cầm tay, quạt, bơm ly tâm… Máy điện - 401005 48 4.3 MỞ MÁY ĐỘNG NG CƠ KĐB PHA 2/ Động tụ điện : a) Động dùng tụ điện mở máy Máy điện - 401005 49 4.3 MỞ MÁY ĐỘNG NG CƠ KĐB PHA 2/ Động tụ điện : a) Động dùng tụ điện mở máy Khi nối tụ điện vào dây quấn mở máy ta kết tốt Có thể chọn trò số tụ điện cho s = Ip lệch pha so với Ic 90° dòng điện dây quấn có trò số cho từ trường chúng sinh Như vậy, khởi động động cho từ trường quay tròn Kết momen mở máy lớn nhiều lần so với loại động không dùng tụ điện (3 đến lần momen đònh mức) Máy điện - 401005 50 4.3 MỞ MÁY ĐỘNG NG CƠ KĐB PHA b) Động dùng tụ điện thường trực Dây quấn phụ tụ điện mở máy nối vào lưới điện động làm việc Nhờ vậy, động coi động điện hai pha Công suất loại khoảng từ 10-3 đến 3/4Hp; dạng đặc tuyến momen vận tốc tương tự động ba pha Momen bình thường lớn momen mở máy lại không cao tụ điện tính toán để động làm việc tốt hai chế độ : mở máy bình thường Máy điện - 401005 51 4.3 MỞ MÁY ĐỘNG NG CƠ KĐB PHA c) Động dùng hai tụ điện Loại động khắc phục khuyết điểm loại cách dùng hai tụ điện Tụ điện mở máy Cm lớn (gấp khoảng 10 đến 15 lần tụ điện thường trực C) Khi vận tốc đạt khoảng 75% đònh mức, ngắt điện ly tâm K tách tụ Cm khỏi mạch tụ điện thường trực C làm việc bình thường Nhờ vậy, động có momen mở máy lớn, điều kiện làm việc bình thường tốt vận hành nhanh chóng Máy điện - 401005 52 4.3 MỞ MÁY ĐỘNG NG CƠ KĐB PHA d) Động có vòng ngắn mạch cực từ Máy điện - 401005 53 4.3 MỞ MÁY ĐỘNG NG CƠ KĐB PHA d) Động có vòng ngắn mạch cực từ - Khác với động trước, từ trường thực chất từ trường quay, mà quét ngang qua mặt cực, chiều quay động luôn từ phần vòng ngắn mạch sang phần có vòng ngắn mạch Do động thông thường loại đổi chiều quay - Loại động chế tạo từ 1/250HP đến 1/20HP; có cấu tạo đơn giản, giá thành hạ momen mở máy nhỏ, hiệu suất thấp (dưới 35%) khả chòu tải Vì vậy, dùng không quan tâm nhiều đến hiệu suất (đồ chơi, quạt nhỏ…) Máy điện - 401005 54 4.4 SỬ DỤNG NG ĐỘNG NG KĐB PHA VÀO LƯỚI ĐIỆN PHA a) Khi điện áp nguồn điện áp pha động - Điện áp nguồn điện áp pha động U = Uf - Điện dung làm việc tụ điện Clv=4800(If/U) (µF) - Điện áp làm việc tụ: Uc = U If : dòng điện pha đònh mức động Máy điện - 401005 55 4.4 SỬ DỤNG NG ĐỘNG NG KĐB PHA VÀO LƯỚI ĐIỆN PHA a) Khi điện áp nguồn điện áp pha động - Điện áp nguồn điện áp pha động U = Uf - Điện dung làm việc tụ điện C = 1600 (If / U) (µF) - Điện áp làm việc tụ điện : Uc ≈ 2U Cách đấu dây theo sơ đồ (b) có ưu điểm sơ đồ (a) : momen mở máy lớn hơn, lợi dụng công suất khá, điện dung tụ nhỏ hơn, điện áp tụ lớn Máy điện - 401005 56 4.4 SỬ DỤNG NG ĐỘNG NG KĐB PHA VÀO LƯỚI ĐIỆN PHA b) Khi điện áp nguồn điện áp dây động Máy điện - 401005 57 [...]... NG CƠ KĐB 1/ Phương trình điện áp stator Tương tự phương trình dây quấn sơ cấp của MBA, ta có phương trình điện áp pha stator U 1 = E 1 + I 1 (R1 + jX 1 ) = E 1 + Z 1 I 1 Trong đó U1 : điện áp pha stator Z1 = R1 + jX1 : tổng trở 1 pha dây quấn stator R1 : điện trở 1 pha dây quấn stator X1 = 2πfL1 : điện kháng tản 1 pha dây quấn stator f : tần số dòng điện stator L1 : điện cảm tản 1 pha dây quấn... NG BỘ 3 PHA GIẢI 1 Tốc độ từ trường quay (tốc độ đồng bộ) n1 = 60f / p = 60x50 / 2 = 15 00 v/p 2 Hệ số trượt đònh mức s = (n1 – n)/n1 = (15 00 – 14 25) /15 00 = 0,05 = 5% 3 Khi tải (tức là lực cản trên trục động cơ) giảm xuống, động cơ kéo nhẹ hơn và có khuynh hướng quay nhanh hơn; và s giảm xuống còn 0,02 Tốc độ động cơ lúc đó : n = n1 (1 – s)= 15 00 × (1 – 0,02) = 14 70 v/p Máy điện 1 - 4 010 05 15 3. 3 MẠCH... 1 - 4 010 05 26 3. 4 CÁC ĐẠI LƯNG NG ĐỊNH MỨC BÀI TẬP : Cho động cơ KĐB 3 pha có nhãn sau : Xác đònh : Pđm? nđm? sđm ? m? Iđm? Mđm ? công suất tiêu thụ và hiệu suất nếu biết cosϕ = 0,8 Máy điện 1 - 4 010 05 27 3. 5 CÁC QUAN HỆ CÔNG SUẤT CỦA ĐỘNG NG CƠ KĐB 3 PHA pCu1 pFe P1 - Công suất điện động cơ nhận từ nguồn : P1 = 3 U1 I1 cosϕ = 3 U d I d cos ϕ - Tổn hao do điện trở dây quấn stator : pCu1 pCu1 = 3. I12.R1... của động cơ : 1 s  2 3R'2   I '2 Pc s   M= = = ω 1 (1 − s )  R'2  2 3  I '2  s  = Pđt = M đt 1 1 Dùng sơ đồ mạch tương đương đơn giản, ta tính được: U1 I '2 = 2 R '2   2  R1 +  + ( X 1 + X '2 ) s   Thay I'2 vào biểu thức của M M= 3( R'2 / s ).U12 2   R'2  2 ω 1  R1 +  + ( X 1 + X '2 )  s    Máy điện 1 - 4 010 05 34 3. 6 MOMENT QUAY CỦA ĐỘNG NG CƠ KĐB 3 PHA Đặc tuyến moment... cơ : m1W1kdq1I1 − m2W2 kdq 2 I 2 = m1W1kdq1I 0 Với: I0 : dòng điện stator lúc không tải I1, I2 dòng điện stator và rotor khi động cơ kéo tải m1, m2 số pha của dây quấn stator và rotor đặt k = m1W1k dq1 : hệ số qui đổi dòng điện, ta được : I m2W2 k dq 2 I2 I1− = I 0 ⇔ I 1 = I 0 + I '2 kI I’2 : dòng điện rotor qui đổi về stator Máy điện 1 - 4 010 05 19 3. 3 MẠCH CH TƯƠNG ĐƯƠNG ĐỘNG NG CƠ KĐB 4/ Mạch... không đồng bộ 3 pha, 6 cực, 40 Hz, 15 0V, 10 Hp, có hệ số trượt đònh mức 3% ; tổn hao cơ bằng 200W Ở chế độ đònh mức, hãy tính : a) Vận tốc rotor b) Tần số dòng rotor c) Công suất truyền qua khe hở không khí d) Tổn hao đồng rotor e) Momen ra Làm bài tập : 7 .44 / Tr2 43 ; 7. 53 / Tr 245 Máy điện 1 - 4 010 05 32 3. 5 CÁC QUAN HỆ CÔNG SUẤT CỦA ĐỘNG NG CƠ KĐB 3 PHA BÀI TẬP : Động cơ không đồng bộ 3 pha có Pđm =... rotor : 1 s  2 Pcơ = 3I '2 R'2   = Pđt (1 − s )  s  - Tổn hao ma sát, quạt gió và phụ : pmq - Công suất có ích trên trục động cơ = công suất ra P2 Máy điện 1 - 4 010 05 30 3. 5 CÁC QUAN HỆ CÔNG SUẤT CỦA ĐỘNG NG CƠ KĐB 3 PHA Lưu đồ công suất động cơ : P1 Hiệu suất : pCu1 pFe P2 P2 η= = P1 P2 + Pth Pđt pCu2 Pth pmq Pcơ P2 Máy điện 1 - 4 010 05 31 3. 5 CÁC QUAN HỆ CÔNG SUẤT CỦA ĐỘNG NG CƠ KĐB 3 PHA BÀI... (n=0, s =1) Mmax : moment cực đại sth : hệ số trượt tới hạn với dM/ds = 0, ta có : và : M max = ( R'2 R'2 sth = ≈ R1 + X n X n 3U12 2ω 1 R1 + R12 + ( X 1 + X '2 ) 2 Máy điện 1 - 4 010 05 ) 3U12 ≈ 2ω 1( R1 + X n ) 35 3. 6 MOMENT QUAY CỦA ĐỘNG NG CƠ KĐB 3 PHA Đặc tuyến momen – hệ số trượt : M = f(s) Mm : momen lúc mở máy (n=0, s =1) Mmax : momen cực đại sth : hệ số trượt tới hạn Khi rotor đứng yên : n=0; s =1, ta... tương đối Máy điện 1 - 4 010 05 13 3. 2 TỪ TRƯỜNG NG CỦA MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG NG BỘ 3 PHA VÍ DỤ Một động cơ không đồng bộ 3 pha 4 cực được cung cấp điện từ nguồn 50 Hz 1 Tính vận tốc đồng bộ 2 Trên nhãn động cơ có ghi vận tốc đònh mức 14 25 vòng/p Tính hệ số trượt đònh mức 3 Giả sử tải của đ/cơ giảm và hệ số trượt chỉ còn s = 0,02 Tính vận tốc mới của động cơ Máy điện 1 - 4 010 05 14 3. 2 TỪ TRƯỜNG NG CỦA MÁY... 3. I12.R1 - Tổn hao sắt từ trong lõi thép stator : pFe pFe = 3. I02.Rm hay pFe = 3. Gc.U12 = 3. U12/RC Máy điện 1 - 4 010 05 28 3. 5 CÁC QUAN HỆ CÔNG SUẤT CỦA ĐỘNG NG CƠ KĐB 3 PHA pCu2 Pđt - Công suất điện từ truyền qua khe hở không khí : Pđt 2 R2′ Pđt = 3I 2′ s - Tổn hao do điện trở dây quấn rotor : pCu2 pCu2 = 3I2’2.R’2 = Pđt.s Máy điện 1 - 4 010 05 29 3. 5 CÁC QUAN HỆ CÔNG SUẤT CỦA ĐỘNG NG CƠ KĐB 3 PHA pmq