Đang tải... (xem toàn văn)
Giáo trình Máy điện 1 (Nghề: Điện công nghiệp - Cao đẳng) được biên soạn để giảng dạy cho người học ở trình độ Cao đẳng hoặc làm tài liệu tham khảo cho các khóa đào tạo ngắn hạn cho các công nhân kỹ thuật chuyên ngành điện. Giáo trình được chia thành 2 phần, phần 1 trình bày những nội dung về: động cơ không đồng bộ ba pha; động cơ không đồng bộ một pha;... Mời các bạn cùng tham khảo!
BÀI 2: ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA Mã bài: MĐ 16.02 Giới thiệu: Trong tự nhiên ln có chuyển hóa lượng từ dạng sang dạng khác động điện có nhiệm vụ biến đổi điện thành Nó cần thiết sản xuất giữ vai trò định cho phát triển kinh tế đặc biệt lĩnh vực điện khí hố, tự động hố cơng nghiệp, nơng nghiệp, giao thông vận tải ngày cao Động không đồng ba pha máy điện xoay chiều, làm việc theo ngun lí cảm ứng điện từ, có tốc độ quay rotor n (tốc độ quay máy) khác với tốc độ quay từ trường Mục tiêu: - Mô tả cấu tạo, nguyên lý làm việc động khơng đồng - Tính tốn thơng số động - Vẽ sơ đồ trải dây quấn Stato - Bảo dưỡng sửa chữa hư hỏng thông thường động không đồng đảm bảo động hoạt động tốt theo tiêu chuẩn điện - Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỉ, xác, tư khoa học sáng tạo Nội dung: Khái niệm chung động không đồng ba pha 1.1 Khái niệm Động không đồng máy điện xoay chiều, làm việc theo ngun lí cảm ứng điện từ, có tốc độ quay rotor (tốc độ quay máy) nhỏ với tốc độ quay từ trường 1.2 Phân loại Khi phân loại động không đồng ba pha, theo: - Theo kết cấu vỏ, chia làm loại: Kiểu hở, kiểu bảo vệ, kiểu kín, kiểu chống nổ, kiểu chống rung… vv - Theo kết cấu rotor chia làm hai loại: Kiểu rotor dây quấn kiểu rotor lồng sóc - Theo số pha: Kiểu pha, hai pha, ba pha 1.3 Các đại lượng định mức: Động không đồng ba pha có đại lượng định mức đặc trưng cho điều kiện kỹ thuật máy Các trị số nhà máy thiết kế, chế tạo qui định ghi nhãn máy Động không đồng ba pha nhãn máy ghi trị số làm việc chế đô động ứng với tải định mức 59 - Công suất định mức đầu trục (công suất đầu ra) Pđm (kW, W) Hp, 1Cv = 736W (theo tiêu chuẩn Pháp); 1kW = 1,358 Cv 1Hp = 746W (theo tiêu chuẩn Anh) - Dòng điện định mức Iđm (A) - Điện áp dây định mức Uđm (V) - Kiểu đấu hay tam giác - Tốc độ quay định mức nđm - Hiệu suất định mức đm - Hệ số công suất định mức cosđm Công suất định mức mà động điện tiêu thụ P1đm P2 đm đm 3U đm I đm cos đm Pđm 3U đm I đm cos đm đm Mômen định mức đầu trục: M đm Pđm Pđm (W ) 0.975 ( KGM ) 9,81 nđm (vg / ph) 1.4 Công dụng động không đồng ba pha Động không đồng ba pha có kết cấu đơn giản, làm việc chắn, hiệu suất cao, giá thành hạ nên động không đồng loại máy sử dụng rộng rãi ngành kinh tế quốc dân Trong công nghiệp thường dùng máy điện không đồng làm nguồn động lực cho máy cán thép loại vừa nhỏ, động lực cho máy công cụ Trong hầm mỏ dùng làm máy tời hay quạt gió Trong nơng nghiệp dùng làm máy bơm hay máy gia công nông sản phẩm Trong đời sống hàng ngày máy điện không đồng chiếm vị trí quan trọng: quạt gió, động tủ lạnh Tóm lại phạm vi ứng dụng máy điện không đồng ngày rộng rãi Tuy động không đồng ba pha có nhược điểm sau: cos máy thường khơng cao lắm, đặc tính điều chỉnh tốc độ khơng tốt nên ứng dụng có phần bị hạn chế Cấu tạo Động không đồng ba pha 2.1 Stator (phần tĩnh) Stator gồm có: Lõi thép, dây quấn vỏ máy - Lõi thép stator (mạch từ) chế tạo từ thép kỹ thuật điện (thép silic) hình trịn đập rãnh phía theo hướng tâm, sau ghép cách điện với 60 tạo thành hình trụ rỗng với rãnh đặt dây quấn Lõi thép ép vào vỏ máy - Dây quấn: Dây quấn stator đặt vào rãnh lõi thép cách điện tốt rãnh - Vỏ máy: Để cố định lõi sắt dây quấn không dùng làm mạch dẫn từ Thường làm gang hay thép hàn lại 2.2 Rotor (phần quay) Gồm có lõi thép, dây quấn - Lõi thép: Dùng thép kỹ thuật điện stator, lõi sắt ép lên trục quay, phía ngồi có xẻ rãnh để đặt dây quấn - Dây quấn: Có hai loại: Loại rotor kiểu dây quấn: Là rotor có dây quấn giống dây quấn sator Dây quấn pha rotor thường đấu hình sao, cịn ba đầu nối vối ba vành trượt đặt cố định đầu trục thông qua chổi than đấu với mạch điện bên ngồi Khi máy làm việc bình thường dây quấn rotor nối ngắn mạch Hình 16-03-1: Rotor dây quấn động không đồng Loại rotor kiểu lồng sóc: Cấu tạo loại dây quấn khác với dây quấn stator Trong rãnh stator đặt vào dẫn đồng nhôm dài khỏi lõi sắt nối tắt hai đầu hai vành ngắn mạch đồng nhôm mà người ta thường quen gọi lồng sóc Hình 16-03-2: Rotor lồng sóc động khơng đồng 61 2.3 Các phận khác: Vỏ máy làm nhôm gang, dùng để giữ chặt lõi thép, cố định máy bệ, bảo vệ máy đỡ trục rôto Cánh quạt: Chế tạo nhôm gang dùng để làm mát phân bên động Nắp cánh quạt: Dùng để bảo vệ cho cách quạt không bị va chạm cong vênh, đặc biệt bảo vệ an toàn cho người vận hành Ngoài cịn có tác dung hướng gió dọc theo vỏ động Hộp cực: Nơi đưa đầu dây stato đấu nối nguồn điện vaò động cơ, hộp cực có nắp để che đầu nối đơng Nguyên lý làm việc động không đồng pha 3.1.Từ trường máy điện không đồng 3.1.1 Từ trường quay dây quấn ba pha Dịng điện xoay chiều ba pha có ưu điểm lớn tạo từ trường quay máy điện a Sự tạo thành từ trường quay Trên Hình 16-03-7a, b, c vẽ mặt cắt ngang máy điện ba pha đơn giản, dây quấn ba pha đối xứng stato AX, BY, CZ đặt rãnh Trục dây quấn lệch khơng gian góc 120o điện Giả thiết dây quấn có dịng điện ba pha đối xúng chạy qua (Hình 03-5) iA = Imaxsinωt iB = Imaxsin(ωt – 120o) iC = Imaxsin(ωt – 240o) Để thấy rõ hình thành từ trường, vẽ từ trường ta qui ước chiều dòng điện sau: - Dòng điện pha dương có chiều từ đầu đến cuối pha, đầu ký hiệu vịng trịn có dấu nhân , cuối ký hiệu vòng trịn có dấu chấm Dịng điện pha âm có chiều ký hiệu ngược lại, đầu ký hiệu cuối ký hiệu Bây ta xét từ trường thời điểm khác nhau: - Thời điểm pha ωt = 90o: Ở thời điểm này, dòng điện pha A cực đại dương (xem Hình 16-03-5a), dịng điện pha B C âm Theo quy định trên, dòng điện pha A dương, nên đầu A ký hiệu , cuối x ký hiệu ; dòng điện pha B C âm nên đầu B C ký hiệu cuối Y Z ký hiệu (xem hìnH16-03-5a) Dùng quy tắc vặn nút chai ta xác định chiều đường sức từ trường dòng điện sinh (Hình 16-03-4a); ta thấy từ trường tổng có cực S 62 cực N, ta gọi từ trường đôi cực (p = 1) Trục từ trường tổng trùng với trục dây quấn pha A pha có dịng điện cực đại ia i ic ib ωt ωt = 90o+240o o o ωt= 90o ωt = 90 +120 Hình 16-3-3: Đồ thị hình sin dòng điện pha A A Y Z S A S Y Z Y Z B C B N C C N B X X X Btæng BB BC BC BC 60 60 Btæng 60 BA a BB b c BB Btỉng Hình 16-03-4: Sự tạo thành từ trường quay 63 - Thời điểm pha ωt = 90o + 120o: Là thời điểm sau thời điểm xét phần ba chu kỳ Ở thời điểm này, dòng điện pha B cực đại dương, dòng điện pha A C âm (Hình 16-03-4b) Dùng quy tắc vặn nút chai ta xác định chiều đương sức từ trường Ta thấy từ trường tổng quay góc 120o so với thời điểm trước Trục từ trường tổng trùng với trục dây quấn pha B pha có dịng điện cực đại - Thời điểm pha ωt = 90o + 240o: Là thời điểm chậm sau thời điểm đầu 2/3 chu kỳ; lúc dòng điện pha C cực đại dương, dòng điện pha A pha B âm (Hình 16-03-4c) Ta thấy từ trường tổng thời điểm quay góc 240o so với thời điểm đầu Trục từ trường tổng trùng với trục dây quấn pha C, pha có dịng điện cực đại Qua phân tích trên, ta thấy từ trường tổng dòng điện ba pha từ trường quay Từ trường quay móc vịng với hai dây quấn stato rơto, từ trường máy điện, tham gia vào q trình biến đổi lượng Với cách cấu tạo dây quấn trên, ta từ trường quay đôi cực Nếu thay đổi cấu tạo dây quấn, ta từ trường 2, 3, v.v… đôi cực b Đặc điểm từ trường quay Từ trường quay hệ thống dòng điện ba pha có đặc điểm quan trọng: - Tốc độ từ trường quay Tốc độ từ trường quay phụ thuộc vào tần số dòng điện stato f số đơi cực p Thật vậy, Hình 16-03-4 ta thấy dòng điện biến thiên chu kỳ, từ trường quay vịng, phút dòng điện biến thiên 60f chu kỳ, từ trường quay 60f vịng Vậy từ trường có đôi cực, tốc độ cử từ trường quay n1 60 f vịng Khi từ trường có hai đơi cực, dịng điện biến phút thiên chu kỳ, từ trường quay ½ vịng (từ cực N qua S đến N ½ vịng), tốc độ từ trường quay n1 60 f Một cách tổng quát, từ trường quay có p đơi cực, tốc độ từ trường quay (cịn gọi tốc độ đồng bộ) là: n1 - 60 f (vòng / phút ) p (3-1) Chiều quay từ trường Chiều quay từ trường phụ thuộc vào thứ tự pha dòng điện Muốn đổi chiều quay từ trường ta thay đổi thứ tự hai pha với Thật vậy, Hình 16-03-3 ta thấy rằng, thứ tự dòng điện pha cực đại pha A, pha B, đến pha C cách chu kỳ từ trường quay từ trục dây quấn pha A đến trục dây quấn pha B đến trục dây quấn pha C cách tương ứng Như thay đổi thứ tự hai pha cho nhau, ví dụ dịng điện i B cho vào dây quấn CZ, dòng điện iC cho vào dây quấn BY, từ trường quay theo chiều 64 từ trục dây quấn AX đến trục dây quấn CZ (có dịng điện i B) đến trục dây quấn BY (có dịng điện iC), nghĩa từ trường quay theo chiều ngược lại (Hình 16-03-3c) - Biên độ từ trường quay Từ trường quay sinh từ thông Ф xuyên qua dây quấn Ví dụ ta xét từ thơng từ trường quay xuyên qua dây quấn AX Dây quấn pha lệch không gian với pha A góc 120 0, 2400, từ thơng xuyên qua dây quấn AX dây quấn ba pha là: Ф = ФA + ФBcos(-1200) + ФCcos(-2400) = A ( B C ) (3-2) Hệ thống dòng điện ba pha đối xứng nên ΦA + ΦB + ΦC = hay ΦB + ΦC = - ΦA ta có: Φ = ΦA + A = ΦA 2 (3-3) Dòng điện іA = Imaxsin t nên: Từ thông dòng điện pha A là: ΦA = ΦAmax sin t Cuối ta có: Φ= ΦAmaxsin t Vậy từ thông từ trường quay xuyên qua dây quấn biến thiên hình sin có biên độ 3/2 từ thông cực đại pha Φmax = Φpmax (3-4) Φpmax từ thông cực đại pha Đối với dây quấn m pha thì: Φmax = m Φpmax (3-5) 3.1.2 Từ trường quay dây quấn hai pha Khi có dây quấn hai pha (m=2) đặc lệch không gian góc 90 điện, dịng điện hai dây quấn lệch pha thời gian 90 0, phân tích trên, từ trường hai pha từ trường quay có tính chất xét có biên độ là: Φmax = m Φpmax = Φmax = Φpmax 65 Từ trường quay dây quấn hai pha có biên độ biên độ từ trường pha 3.1.3 Từ thông tản Bộ phận từ thơng móc vịng riêng rẽ với dây quấn gọi từ thơng tản Ta có từ thơng tản stato, móc vịng với dây quấn stato, từ thơng tản rơto móc vịng với dây quấn rôto Từ thông tản đặc trưng điện kháng tản, xét máy biến áp 3.2 Nguyên lý làm việc động không đồng Khi ta cho dòng điện ba pha tần số f vào ba dây quấn Stato, tạo từ trường quay p đôi cực, quay với tốc độ n1 = 60 f Từ trường quay cắt p dây dẫn dây quấn rôto, cảm ứng sức điện dộng Vì dây quấn rơto nối ngắn mạch, nên sức điện động cảm ứng sinh dòng điện dẫn rôto Lực tác dụng tương hỗ từ trường quay máy với dẫn mang dịng điện rơto, kéo rơto quay chiều quay từ trường với tốc độ n Để minh họa, Hình 16-03-5 vẽ từ trường quay tốc độ n1, chiều sức điện động lực điện từ Fdt F ®t n F + ®t Hình 16-03-5: Từ trường quay tốc độ n1 Khi xác định chiều sức điện động cảm ứng theo quy tắc bàn tay phải, ta vào chiều chuyển động tương đối dẫn từ trường Nếu coi từ trường đứng yên, chiều chuyển động tương đối dẫn ngược chiều với chiều n1, từ áp dụng quy tắc bàn tay phải, xác định chiều sđđ hình vẽ (dấu chiều từ vào trong) Chiều lực điện từ xác định theo quy tắc bàn tay trái, trùng với chiều quay n1 Tốc độ n máy nhỏ tốc độ từ trường quay n tốc độ khơng có chuyển động tương đối, dây quấn rôto sđđ dịng điện cảm ứng, lực điện từ không Độ chênh lệch tốc độ từ trường quay tốc độ máy gọi tốc độ trượt n2 n = n1 – n (3-6) Hệ số trượt tốc độ là: 66 s= n2 n n = n1 n1 (3-7) Sơ đồ khai triển dây quấn động không đồng pha 4.1.Khái niệm chung dây quấn 4.1.1 Khái niệm Dây quấn máy điện xoay chiều ba pha phận quan trọng có nhiệm vụ tạo từ trường quay cho máy tham gia vào trình biến đổi lượng từ điện thành ngược lại Do dây quấn máy điện xoay chiều ba pha phải đảm bảo yêu cầu độ bè học, độ bền nhiệt, độ bền điện Đồng thời có kết cấu đơn giản, lắp ráp sửa chữa dễ dàng, đảm bảo an toàn tiết kiệm 4.1.2 Phân loại: Có nhiều cách để phân loại dây quấn * Phân loại theo cức gồm: - Dây quấn Stato - Dây quấn Roto * Phân loại theo cấu tạo: - Dây quấn lớp - dây quấn hai lớp * Phân loại theo hình dạng bối dây - Dây quấn đồng khuôn - dây quấn đồng tâm * Phân loại theo hình hình dáng phần đầu nối: - Dây quấn hai mặt phẳng - Dây quấn ba mặt phẳng * Phân loại theo bước dây quấn: - Dây quấn bước đủ - Dây quấn bước ngắn - Dây quấn bước dài * Phân loại theo số pha - Dây quấn pha - Dây quấn hai pha - Dây quấn ba pha 67 * Phân loại theo giá trị q: - Dây quấn có q số nguyên - Dây quấn có q phân số 4.1.3 Các định nghĩa a Bối dây (hay tép dây) Bối dây hay tép dây, thực cuộn dây quấn tạo nên nhiều vòng dây quấn chiều, nối tiếp Hình vẽ ký hiệu bối dây biểu diễn hình 1-1 Trong đó: Cạnh tác dụng: Là phần dây quấn bối dây đặt rãnh stator Mỗi bối dây có cạnh tác dụng lồng vào rãnh khác Đối với dây quấn lớp: Mỗi rãnh stator chứa cạnh tác dụng bối dây khác nhau, bối dây lồng có cạnh tác dụng nằm đáy rãnh gọi cạnh tác dụng vẽ nét đứt; cạnh lại nằm phần rãnh khác gọi cạnh tác dụng vẽ nét liền - Hình 16-03-6: Hình vẽ ký hiệu cho bối dây vẽ sơ đồ dàn trải - Đầu nối: Là phần dây quấn bên phần nối liền hai cạnh tác dụng bối dây - Bước bối dây y: Là khoảng cách rãnh chứa cạnh tác dụng bối dây; đơn vị y rãnh Nếu y = τ: bối dây quấn bước đủ Nếu y < τ : Bối dây quấn bước ngắn, Đặt β= y : Hệ số rút ngắn bước bối dây τ 68 2 3 + + A A X X a b Hình 16-4-3: Dây quấn tạo từ trường đôi cực Đầu tiên, ta xét chế độ làm việc động điện pha dây quấn mở máy ngắt khỏi lưới Dây quấn làm việc nối với điện áp pha, dòng điện dây quấn sinh từ trường đập mạch Từ trường phân tích thành hai từ trường quay A B có chiều ngược nhau, có nA = nB biên độ 1/2 biên độ từ trường đập mạch (hình 16-4-2a) Như vậy, xem động điện pha tương đương động điện ba pha giống có rotor đặt trục dây quấn stator nối nối tiếp cho từ trường chúng sinh khơng gian theo chiều ngược (Hình 16-4-2b) Đến lượt chúng lại tương đương động điện ba pha có hai dây quấn nối nối tiếp tạo A B (Hình 16-4-2b) Trong động điện pha hai mơ hình chúng, từ trường quay thuận nghịch tác dụng với dòng điện rotor chúng sinh tạo thành hai moment MA MB Khi động đứng yên (s = 1) MA = MB ngược chiều nhau, moment tổng M = MA + MB = Động không quay khơng có MC trục Nếu quay rotor động điện theo chiều (ví dụ quay theo chiều quay từ trường dây quấn A Hình 16-03-27b) với tốc độ n tần số s.đ.đ, dòng điện cảm ứng rotor từ trường quay thuận A sinh là: f2A p(n1 n) pn1(n1 n) sf1 60 60n1 Còn từ trường quay ngược B tần số là: 117 f2B p(n1 n) pn1 2n1 (n1 n) (2 s)f1 60 60 n1 Ở (2 - s) hệ số trượt rotor từ trường B Cho M > chúng tác dụng theo chiều quay từ trường A , ta có dạng đường cong MA MB Hình 16-03-28 Khi s = M = 0, động bắt đầu quay stator có dây quấn điều kiện làm việc động rotor quay theo chiều chiều với tốc độ n giống (vì đường đặc tính moment có tính chất đối xứng qua góc tọa độ) Các phƣơng pháp mở máy điều chỉnh tốc độ động KĐB pha 2.1 Các phương pháp mở máy động điện pha 2.1.1 Động pha có phần tử mở máy: a Dùng dây quấn phụ: Như biết, có dây quấn nối vào lưới điện từ trường dây quấn pha từ trường đập mạch, nên động điện không đồng pha khơng thể tự mở máy s = M = Muốn động tự mở máy (khởi động) từ trường máy phải từ trường quay từ trường quay ngược phải yếu so với từ trường quay thuận A , để tạo từ trường quay dùng vịng ngắn mạch dây quấn phụ phần tử mở máy Dây quấn phụ đặt lệch pha so với dây quấn góc 900 không gian mạch từ stator; phần tử mở máy dùng để tạo lệch pha thời gian dịng điện dây quấn dây quấn phụ điện trở, cuộn dây tụ điện, tụ điện dùng phổ biến dùng tụ động có mơ men mở máy lớn, hệ số cơng suất cos cao dòng điện mở máy tương đối nhỏ 118 b Dùng điện trở để mở máy: Để làm cho Imm lệch pha so với Ilv người ta nối thêm điện trở hay điện cảm vào cuộn dây mở máy Mmm loại động tương đối nhỏ Trong thực tế cần tính tốn cho thân dây quấn phụ có điện trở tương đối lớn (dùng bối dây chập ngược) không cần nối thêm điện trở ngồi Hình 16-4-5: Mở máy điện trở c Dùng tụ điện mở máy: Nối tụ điện vào dây quấn mở máy ta kết tốt Có thể chọn trị số tụ điện cho s = Imm lệch pha so với Ilv 900 dòng điện dây quấn có trị số cho từ trường chúng sinh Như khởi động động cho từ trường quay trịn Hình 16-4-6: Mở máy điện dung d Động điện pha kiểu điện dung: Ta để nguyên dây quấn mở máy có tụ điện nối vào lưới điện động làm việc Nhờ động điện coi động điện hai pha Loại có đặc tính làm việc tốt, lực tải lớn, hệ số công suất máy cải thiện Nhưng trị số điện dung có lợi cho mở máy lại thường lớn chế độ làm việc, số trường hợp mở máy kết thúc phải cắt bớt trị số tụ điện công tắc ly tâm 119 Hình 16-4-7: Động điện pha kiểu diện dung 2.1.2 Động pha vòng chập (vòng ngắn mạch) a Đặc điểm - Động mở máy vòng chập (vòng ngắn mạch) hay động cực che loại động có dây quấn bố trí đặc biệt nối tắt bố trí lệch khơng gian góc 45600 - Đặc tính chung loại động là: + Công suất máy nhỏ HP công suất thường gặp 1/20 HP + Cấu tạo đơn giản, giá thành hạ + Độ tin cậy tương đối tốt, khơng cĩ khống chế,phiến gĩp chổi than + Nhược điểm hiệu suất thấp dùng công suất nhỏ + Lĩnh vực ứng dụng: Quạt bàn, quạt giải nhiệt thiết bị điên tử, điều hồ khơng khí… c Cấu tạo Động pha vịng chập có hai phần roto stato Roto rơ to lồng sóc giống động khơng đồng roto lồng sóc Stato gồm mạch từ dây quấn 120 Stator Cực từ lồi Vịng ngắn mạch Rotor Hình 16-4-8: Động điện pha kiểu vòng chập - Stato cực lồi dây quấn có dạng tập trung cực từ lồi - Dây quấn phụ l vòng ngắn mạch thường làm đồng dẹp hay trịn,do dây quấn phụ coi vòng, đặt khoảng 1/3 bề rộng cực từ Khi có dòng điện xoay chiều pha chay vào dây quấn stato stato xuất từ thông đập mạch , từ thông qua cực từ phân làm hai thành phần Phần qua li cực từ có vịng ngắn mạch ’phần qua li cực từ khơng có vịng ngắn mạch l ” - Từ thơng ’ sing vịng ngắn mạch sức điên động enm có dịng ngắn mạch inm chay qua Dịng ngắn mạch tạo từ thơng nm có chiều chống lại từ thơng sinh Hai từ thông ’ v nm trừ khử lẫn cịn lại từ thơng phụ p chạy phần mạch từ có vịng ngắn mach khp vịng qua mạch rơ to từ thơng n gọi từ thơng Kết từ thơng phụ v từ thơng lệch pha góc nhỏ 900 Ngồi ta gặp loại động cực che dùng nêm từ tính nối liền cực từ dạng động cực từ dính liền cầu liên cực stato có hai phần độc lập 2.2 Các phương pháp điều chỉnh tốc độ quay động pha Tương tự động KĐB pha ta cung có biểu thức: n n1 (1 s) 60 f , vòng/phút p Từ biểu thức ta thấy: Với động điện không đồng rơto lồng sóc điều chỉnh tốc độ động cách thay đổi tần số dòng điện stato, cách đổi nối dây quấn stato để thay đổi số đôi cực p từ trường, thay đổi điện áp đặt vào Stato để thay 121 đổi hệ số trượt s Tất phương pháp thực phía stato Đối với động rơto dây quấn thường điều chỉnh tốc độ cách thay đổi điện trở rôto để thay đổi hệ số trượt s, việc điều chỉnh thực phía rơto 2.2.1 Điều chỉnh tốc độ thay đổi tần số Việc thay đổi tần số f dòng điện stato thực biến đổi tần số Như biết biểu thức (18-03-10) từ thông Фmax tỷ lệ thuận với tỷ số U1/f, thay đổi tần số người ta mong muốn giữ cho từ thông Фmax không đổi, để mạch từ máy tình trạng định mức Muốn phải điều chỉnh đồng thời tần số điện áp, giữ cho tỷ số điện áp U1 tần số f khơng đổi Hình 16-4-8: Điều chỉnh tốc độ tần số 2.2.2 Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi số đôi cực Số đôi cực từ trường quay phụ thuộc vào cấu tạo dây quấn Động khơng đồng có cấu tạo dây quấn dễ thay đổi đôi cực từ gọi động không đồng nhiều cấp tốc độ Phương pháp sử dụng cho loại động rôto lồng sóc Mặc dù điều chỉnh tốc độ động nhảy cấp, có ưu điểm giữ nguyên độ cứng đặc tính (Hình 16-03-24), động nhiều cấp tốc độ sử dụng rộng rãi máy luyện kim, máy tàu thủy v.v… n p 2p M Hình 16-4-9: Điều chỉnh tốc độ thay đổi đôi cực 122 2.2.3 Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi điện áp cung cấp cho stator Phương pháp thực việc giảm điện áp Khi giảm điện áp đường đặc tính M = f(s) thay đổi Hình 16-03-24 hệ số trượt thay đổi, tốc độ động thay đổi Hình16-4-10: Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi điện áp cung cấp cho stator cực 2.2.4 Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi điện trở mạch rôto động rôto dây quấn Thay đổi điện trở dây quấn rôto, mắc biến trở ba pha vào mạch rơto (Hình 16-03-25) Biến trở điều chỉnh tốc độ phải làm việc lâu dài nên có kích thước lớn so với biến trở mở máy Nếu mơmen cản khơng đổi, dịng rơto khơng đổi, tăng điện trở để giảm tốc độ, tăng tổn hao cơng suất biến trở, phương pháp không kinh tế Tuy nhn phương pháp đơn giản, điều chỉnh trơn khoảng điều chỉnh tương đối rộng, sử dụng điều chỉnh tốc độ quay động cơng suất cỡ trung bình 123 Hình 16-4-11 Nhìn chung khả điều chỉnh tốc độ động không đồng bị hạn chế Đây nhược điểm động không đồng Cấu tạo chung dây quấn stato động pha Theo nguyên lý hoạt động, động KĐB pha chia thành hai loại: - ĐC KĐB pha có vịng ngắn mạch - ĐC KĐB pha chạy tụ Việc sửa chữa dây quấn động pha có vịng ngắn mạch dễ dàng loại chạy tụ có cuộn làm việc, gồm nhiều bối dây Do để nắm quy trình quấn dây ĐC pha ta cần thực loại chạy tụ Dây quấn ĐC pha chạy tụ gồm hai cuộn dây: Cuộn làm việc WLV cuộn khởi động WKĐ Cuộn làm việc nối vào lưới làm việc cịn cuộn khởi động tham gia vào q trình làm việc (hình 16-4-12a) sau khởi động xong ngắt khỏi mạng nhờ cơng tắc ly tâm (hình 16-4-12b) Đối với ĐC pha công suất kW trở lên thường có hai tụ: Một tụ ln làm việc cuộn khởi động tụ ngắt sau khởi động xong gọi tụ khởi động (hình 16-4-12c) WLV WLV WLV CLV WKĐ C a) WKĐ WKĐ C 124 b) CK Đ c) Hình 16-4-12: Sơ đồ nguyên lý động pha chạy tụ Việc quấn dây ĐC pha chạy tụ thực tương tự dây quấn ba pha hai mặt phẳng: Mặt phẳng thứ gồm nhóm bối dây làm việc lồng trước, mặt phẳng thứ hai gồm nhóm bối dây khởi động lồng sau Nhóm bối dây ĐC pha thường thực theo kiểu đồng tâm Quấn dây động KĐB pha, dây quấn đồng tâm lớp phân tán (2p = 4) 4.1 Thành lập sơ đồ khai triển dây quấn (Tương tự động KĐB pha) A 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 B X Y Hình 16-4-13: Sơ đồ khai triển dây quấn ĐCĐ pha Z = 24, 2p = 4.2 Trình tự quấn dây (Tương tự động KĐB pha) 4.3 Thực công đoạn quấn(Tương tự động KĐB pha) Quấn dây động KĐB pha, dây quấn đồng tâm lớp phân tán (2p = 2) 5.1 Thành lập sơ đồ khai triển dây quấn (Tương tự động KĐB pha) 125 2424 A 10 11 12 13 14 15 16 17 18 X B 19 20 21 22 23 24 Y Hình 16-4-14: Sơ đồ khai triển dây quấn ĐCĐ pha Z = 24, 2p = 5.2 Trình tự quấn dây (Tương tự động KĐB pha) 5.3 Thực công đoạn quấn (Tương tự động KĐB pha) Đối với sơ đồ hình 13.3, có số rãnh dây quấn lớp số rãnh dây quấn hai lớp Sau lồng xong mặt phẳng thứ (cuộn làm việc) ta tiến hành lồng mặt phẳng thứ hai (cuộn khởi động) Việc thực cách điện rãnh rãnh hai lớp tiến hành dây quấn hai lớp ĐCĐ ba pha Nối dây động điện pha vào lƣới điện pha 6.1 Khái niệm chung Động pha làm việc bình thường khơng có lưới điện pha mà có nguồn pha Khi ta chuyển động pha sang làm việc lưới điện pha mà không cần phải quấn lại 6.2 Các sơ đồ nối động pha vào lưới điện pha Động điện ba pha có ba cuộn dây đặt lệch khơng gian 120 độ điện Để nối vào mạng pha, ta dùng pha làm nhiệm vụ cuộn làm việc (cuộn dây chính), hai pha lại nối nối tiếp làm nhiệm vụ cuộn dây khởi động (cuộn dây phụ) Hoặc ngược lại: Hai pha nối nối tiếp làm nhiệm vụ cuộn dây làm việc, pha lại làm nhiệm vụ cuộn 126 khởi động Ta dùng tụ điện để tạo lệch pha thời gian cuộn làm việc cuộn khởi động động pha thông thường 6.2.1 Các sơ đồ nối Hình 16-4-15 ~ Ung C1 C6 C1 C4 C3 C2 C3 CLV C5 CLV K K CK b) Ung = Up.ĐĐC ; UC Ung CKĐ a) Ung = Ud ĐC ; UC Ung I d dm ; F U ng CK ~ C LV 4800 C1 CLV Đ C4 C5 C C1 K CK Đ C2 C3 d) c) Ung = Ud dc ; UC 1,15 Ung Ung = Up dc ; UC 2Ung C LV 1600 ~ C6 C5 C2 C3 I d dm ; F U ng CLV C4 K C2 C LV 2800 ~ Ung I d dm ; F U ng C LV 2740 I d dm ; F U ng Tuỳ theo điện áp nguồn điện áp dây quấn động mà ta chọn sơ đồ phù hợp Tụ khởi động có điện áp làm việc tụ làm việc điện dung lớn gấp đến lần điện dung tụ làm việc 6.2.2.Trình tự thực 127 TT Nội dung công việc Yêu cầu kỹ thuật Phƣơng tiện Chuẩn bị: - Kiểm tra cách điện ĐCĐ - Cách điện tốt - Mê-gôm-mét - Chọn kiểm tra tụ điện - Gần với giá trị tính tốn - Đồng hồ vạn Nối đơng đóng điện chạy thử khơng tải Đảm bảo an toàn Dụng cụ nối dây Chạy thử với tải định mức, đo dòng điện vào pha, điện áp tụ điện - ĐC khởi động bình thường - Đồng hồ vạn - Dòng điện điện áp khơng vượt q giá trị đm - Am-pe kìm Thay đổi tụ điện (nếu cần), Như bước chạy thử với tải định mức đo thông số đến đạt trị số dòng điện điện áp yêu cầu Như bước Gia cố tụ điện Tuỳ theo hoàn cảnh cụ thể Chắc chắn 6.2.3 Một số sai hỏng thường gặp: TT Hiện tƣợng Động không khởi động Động bị nóng Nguyên nhân - Một pha bị ngược cực tính - Nối lại cho cực tính - Điện dung tụ khởi động nhỏ - Thay tụ có C lớn - Sụt áp đường dây lớn - Thay dây nguồn - Nối sai sơ đồ - Nối lại cho sơ đồ - Tụ làm việc có C lớn Động không đảm bảo công suất Cách khắc phục - Nối sai sơ đồ - Tụ làm việc có C nhỏ yêu cầu 128 - Thay tụ có C nhỏ - Nối lại cho sơ đồ - Thay tụ có C lớn Tụ bị nóng (và nhanh hỏng) U đặt tụ lớn Uđm Thay tụ có Uđm lớn 6.3 Các đại lượng định mức, biểu đồ lượng hiệu suất động không đồng Động lấy lượng P1 m1 U1 I1 cos 1 từ lưới Một phần nhỏ công suất biến thành tổn hao đồng dây quấn stator Pd1 m1 I12 R1 tổn hao lõi sắt stator Pst m1 I 02 Rth lại phần lớn công suất chuyển thành công suất điện từ P đt truyền qua rotor, vậy: Pđt P1 Pd Pst m1 I 2'2 R2' s Vì rotor có dịng điện, nên có tổn hao đồng dây quấn rotor Pd m1 I 2'2 R2' , cơng suất động điện bằng: 1 s ' Pc Pdt Pd m1 I 2'2 R2 s Vì máy quay có tổn hao Pc tổn hao phụ Pf nên công suất đưa đầu trục động là: P2 Pc Pc Pf Pc Pcf Như vậy, tổng tổn hao động điện bằng: P Pd1 Pst Pd Pcf Và công suất đưa đầu trục: P2 P1 P Hiệu suất động cơ: P2 P 1 P1 P1 Giản đồ lượng động khơng đồng hình 17-03-14 Hình 16-4-16: Giản đồ lượng động KĐB 129 Về công suất phản kháng, động không đồng lấy từ lưới vào công suất bằng: Q1 m1U1 I1 sin 1 Một phần công suất sinh từ trường tản mạch stator Q1 rotor Q2 : Q1 m1 I12 X Q2 m1 I 2'2 X 2' Phần lớn cơng suất phản kháng cịn lại để sinh từ trường khe hở: Qth m1 E1 I 0 m1 I 02 X th Như vậy, giản đồ công suất phản kháng động điện minh họa hình 17-3-14 với Q1 Qth Q1 Q2 Do máy điện không đồng khe hở lớn máy biến áp nên dịng điện từ hóa I0 máy điện khơng đồng lớn dịng điện từ hóa máy biến áp Cơng suất phản kháng Q dịng điện không tải I0 tương đối lớn dẫn đến hệ số công suất cos tương đối thấp.Thông thường, động khơng đồng có cos 0,7 0,85 ; không tải cos thấp thường cos 0,1 0,2 130 T I LIỆU THAM KHẢO [1]- Nguyễn Đức Sĩ, Công nghệ chế tạo Máy điện Máy biến áp, NXB Giáo dục 1995 [2]- Vũ Gia Hanh, Trần Khánh Hà, Phan Tử Thụ, Nguyễn Văn Sáu, Máy điện 1, NXB Khoa học Kỹ thuật 2001 [3]- Vũ Gia Hanh, Trần Khánh Hà, Phan Tử Thụ, Nguyễn Văn Sáu, Máy điện 2, NXB Khoa học Kỹ thuật 2001 [4]- Châu Ngọc Thạch, Hướng dẫn sử dụng sửa chữa Máy biến áp, Động điện, Máy phát điện công suất nhỏ, NXB Giáo dục 1994 [5]- Nguyễn Xuân Phú, Nguyễn Công Hiền, Tính tốn cung cấp lựa chọn thiết bị, khí cụ điện, NXB Giáo dục 1998 [6]- Đặng Văn Đào, Lê Văn Doanh, Kỹ thuật điện, NXB Khoa học Kỹ thuật 1999 [7]- Nguyễn Trọng Thắng, Nguyễn Thế Kiệt, Tính tốn sửa chữa loại Máy điện quay Máy biến áp - tập 1, 2, NXB Giáo dục 1993 [8]- Nguyễn Trọng Thắng, Nguyễn Thế Kiệt Công nghệ chế tạo tính tốn sửa chữa Máy điện - tập 3, , NXB Giáo dục 1993 [9]- Minh Trí, Kỹ thuật quấn dây, NXB Đà Nẵng 2000 [10]- Nguyễn Xuân Phú, Tô Đằng, Quấn dây sử dụng Sửa chữa Động điện xoay chiều thông dụng, NXB Khoa học Kỹ thuật 1989 131 ... thứ ba 2 6 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Hình 16 -0 3-3 7c: Sơ đồ khai triển nhóm bối dây quấn stato Z = 24 , 2p = 2, đồng tâm 10 4 2 6 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 ... sơ đồ khai triển: - Đầu tiên lồng cạnh nhóm (các rãnh 10 ; 11 ; 12 - nét đứt) 1 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 Hình 16 -0 3 -1 3 a : Trình tự lồng dây... p =2( 2p = 4), Quy luật lặp lại lần d.Vẽ sơ đồ dây quấn A 2 Z B 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 C X Hình 16 -0 3 -1 1 : Sơ đồ khai triển dây quấn máy