Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống
1
/ 22 trang
THÔNG TIN TÀI LIỆU
Thông tin cơ bản
Định dạng
Số trang
22
Dung lượng
3,08 MB
Nội dung
31-Mar-21 Chương 6: Máy điện không đồng Chương 6: Máy điện không đồng Giới thiệu chung (tt) Cấu tạo: Chương 6: MÁY ĐiỆN KHƠNG ĐỒNG BỘ • Giới thiệu chung: chức năng, cấu tạo, nguyên lý hoạt động • Moment điện từ • Mạch điện thay • Các quan hệ cơng suất Hiệu suất • Moment điện từ theo mạch điện thay • Đặc tính moment – tốc độ Moment cực đại 4/2018 BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCB edited 2016) BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCB edited 2016) Chương 6: Máy điện không đồng Chương 6: Máy điện không đồng Giới thiệu chung (tt) BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCB edited 2016) Giới thiệu chung (tt) 7 BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCB edited 2016) Chương 6: Máy điện không đồng Chương 6: Máy điện không đồng Giới thiệu chung (tt) Giới thiệu chung (tt) Stator BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCB edited 2016) 9 Số cặp cực: p = BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCB edited 2016) 10 10 31-Mar-21 Chương 6: Máy điện không đồng Chương 6: Máy điện không đồng Giới thiệu chung (tt) Số cặp cực: p = BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCB edited 2016) Giới thiệu chung (tt) 11 11 BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCB edited 2016) Chương 6: Máy điện không đồng Giới thiệu chung (tt) Số cặp cực: p = BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCB edited 2016) Giới thiệu chung (tt) 13 13 14 BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCB edited 2016) 14 Chương 6: Máy điện không đồng Chương 6: Máy điện không đồng Giới thiệu chung (tt) 15 12 12 Chương 6: Máy điện không đồng BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCB edited 2016) Số cặp cực: p = Giới thiệu chung (tt) 15 BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCB edited 2016) 16 16 31-Mar-21 Chương 6: Máy điện không đồng Chương 6: Máy điện không đồng Giới thiệu chung (tt) Giới thiệu chung (tt) Rotor 17 BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCB edited 2016) 17 18 Chương 6: Máy điện không đồng Chương 6: Máy điện không đồng Giới thiệu chung (tt) Giới thiệu chung (tt) 19 BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCB edited 2016) 19 BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCB edited 2016) Chương 6: Máy điện không đồng Giới thiệu chung (tt) 21 20 20 Chương 6: Máy điện không đồng BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCB edited 2016) 18 BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCB edited 2016) Giới thiệu chung (tt) 21 BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCB edited 2016) 22 22 31-Mar-21 Chương 6: Máy điện không đồng Chương 6: Máy điện không đồng Giới thiệu chung (tt) Giới thiệu chung (tt) 23 BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCB edited 2016) 23 24 BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCB edited 2016) 24 Chương 6: Máy điện không đồng Chương 6: Máy điện không đồng Giới thiệu chung (tt) 25 BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCB edited 2016) 25 26 Chương 6: Máy điện không đồng Chương 6: Máy điện không đồng Giới thiệu chung (tt) BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCB edited 2016) 27 26 BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCB edited 2016) Giới thiệu chung (tt) 27 BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCB edited 2016) 28 28 31-Mar-21 Chương 6: Máy điện không đồng Chương 6: Máy điện không đồng Giới thiệu chung (tt) Giới thiệu chung (tt) 29 BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCB edited 2016) 29 30 BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCB edited 2016) 30 Chương 6: Máy điện không đồng Chương 6: Máy điện không đồng Giới thiệu chung (tt) Giới thiệu chung (tt) 31 BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCB edited 2016) 31 32 BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCB edited 2016) 32 Chương 6: Máy điện không đồng Chương 6: Máy điện không đồng Giới thiệu chung (tt) Tổn hao quạt làm mát quạt làm mát Giới thiệu chung (tt) rơ to lồng sóc dây quấn stato rơ to lồng sóc dây quấn stato Động khơng đồng rơ to lồng sóc ổ bi ổTổn bi hao Vành trượt trục động (slip ring) trục động Động không đồng rotor dây quấn BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCB edited 2016) 34 34 BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCB edited 2016) 35 35 31-Mar-21 Chương 6: Máy điện không đồng Chương 6: Máy điện không đồng Giới thiệu chung (tt) Giới thiệu chung (tt) Nguyên lý hoạt động Nguyên lý hoạt động 36 BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCB edited 2016) 36 37 BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCB edited 2016) 37 Chương 6: Máy điện không đồng Chương 6: Máy điện không đồng Giới thiệu chung (tt) Từ trường quay Nguyên lý hoạt động 38 Máy điện đồng 38 39 Chương 6: Máy điện không đồng Chương 6: Máy điện không đồng Giới thiệu chung (tt) Giới thiệu chung (tt) Nguyên lý hoạt động Nguyên lý hoạt động Định luật Faraday Định luật Bio-Savart e = v B l ( BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCB edited 2016) 40 39 BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCB edited 2016) ) 40 Fe = I l B ( BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCB edited 2016) ) 41 41 31-Mar-21 Chương 6: Máy điện không đồng Chương 6: Máy điện không đồng Giới thiệu chung (tt) Giới thiệu chung (tt) Nguyên lý hoạt động Nguyên lý hoạt động Rotor bar B rotating Force I r n s = 60f n s = 60f (vòng/phút) (vòng/phút) Ring 42 BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCB edited 2016) 42 43 BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCB edited 2016) 43 Chương 6: Máy điện không đồng Chương 6: Máy điện không đồng Giới thiệu chung (tt) ns = Giới thiệu chung (tt) 60f p Nguyên lý hoạt động (vòng/phút) Rotor bar B rotating Force I r ns = s = s = 2 Ring Số cặp cực: p = =2 BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCB edited 2016) 44 44 (vòng/phút) n s 2f = 60 p (rad/s) 45 BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCB edited 2016) 45 Chương 6: Máy điện không đồng Chương 6: Máy điện không đồng Giới thiệu chung (tt) 60 f Tốc độ đồng bộ: ns = (vong/phut) p Tốc độ động cơ: n ns m = s (1 − s) s= Giới thiệu chung (tt) n 2f s = 2 s = 60 p n m = 2 60 n = ns (1 − s) Độ trượt s : (slip) (hệ số trượt): ns − n ns BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCB edited 2016) Tốc độ tương đối rotor so với từ trường: nr = ns − n Tần số rotor: s = → 0,1 Khi khởi động hay kẹt tải: n=0, s=1 Khi không tải: s= 0, tốc độ góc quay rotor m = s 48 60f p 48 → → nr = sns f r = s f MĐKĐB từ trường rotor quay đồng với từ trường quay stator Moment hình thành tương tác từ trường stator rotor trị số tốc độ, trừ tốc độ đồng bộ, gọi moment không đồng (moment điện từ) BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCB edited 2016) 49 49 31-Mar-21 Chương 6: Máy điện không đồng Chương 6: Máy điện không đồng Giới thiệu chung (tt) Moment điện từ Cần xác định từ thơng móc vịng λ đồng lượng W’m moment điện từ Te Ví dụ: ĐCKĐB pha, f= 60Hz, cực, 1125 rpm Tìm độ trượt tần số dịng điện rotor? Khảo sát ĐCKĐB ba pha rotor dây quấn - Khi có dịng điện pha đối xứng chạy dây quấn pha đối xứng stator: ias= Imscosωst (tương tự cho ib , ic ) 60 f 60 60 ns = = = 1200 rpm p n − n 1200 − 1125 s= s = = 0,0625 ns 1200 - Sẽ có dịng điện pha đối xứng chạy dây quấn pha đối xứng rotor: (tương tự cho ibr , icr ) i ar = Im r cos (r t + ) Với chiều dịng điện chạy vào cuộn dây hình vẽ, kí hiệu: → f r = sf = 0,0625 60 = 3,75 Hz i ar , i br , i cr Từ thơng móc vịng: = Li 50 BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCB edited 2016) 50 53 BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCB edited 2016) 53 Chương 6: Máy điện không đồng Chương 6: Máy điện không đồng Moment điện từ (tt) Ls L as − ms bs L − ms cs = ar br cr − Lms Ls − Lms M rT Lms L − ms − Ls Moment điện từ (tt) M cos( + 1200 ) M cos( − 120 ) i M cos( − 1200 ) M cos M cos( + 1200 ) as i bs M cos( + 1200 ) M cos( − 1200 ) M cos ics L L Lr − mr − mr i ar 2 ibr L L − mr Lr − mr 2 icr Lmr Lmr − − Lr 2 M cos Từ thơng móc vịng: có dạng ma trận: ▪ Hai ma trận 3x3 lại Mr MrT hỗ cảm dây quấn stator dây quấn rotor M= i jk Moment điện từ : g Wm' = - β : góc lệch thời gian dòng điện rotor so với stator - ɣ : góc lệch khơng gian trục từ trường (vectơ từ trường quay) stator trục từ trường (vectơ từ trường quay) rotor (≡ δr) - r : bán kính khe hở khơng khí - l : chiều dài lõi thép - g : khe hở không khí 54 BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCB edited 2016) Te = - j = a,b,c - k = r,s Te = − I ms I mr M sin ( + ) N 0 rl , Lmr = r g N s N r 0 rl g WM' = jk di jk Lr = Lmr + Llr - j = a,b,c - k = r,s Đồng lượng : có dạng: ▪ Ma trận 3x3 phía bên trái tự cảm hỗ cảm riêng dây quấn stator, ma trận đối xứng - đường chéo tự cảm cuộn dây tổng từ thơng (móc vịng với cuộn dây khác Lms) từ thơng rị tản (chỉ móc vịng riêng cuộn dây Lls) N 0 rl Ls = Lms + Lls , Lms = s hai bên hỗ cảm cặp cuộn dây ▪ Ma trận 3x3 phía bên phải tự cảm hỗ cảm riêng dây quấn rotor, tương tự stator jk = L i jk 54 BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCB edited 2016) 55 55 Chương 6: Máy điện không đồng Chương 6: Máy điện không đồng Mạch điện thay Mạch điện thay (Phương pháp khác) ĐCKĐB làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ giống máy biến áp gồm: - Dây quấn stator đấu vào nguồn điện - xem dây quấn sơ cấp (chỉ số 1) - Dây quấn rotor cảm ứng sức điện động từ trường quay dây quấn stator quét qua dây quấn rotor - xem dây quấn thứ cấp.(lưu ý khác tần số) (chỉ số 2) Khảo sát ĐCKĐB ba pha đối xứng hoạt động với nguồn điện ba pha cân Chỉ cần xây dựng mạch điện thay pha (pha a) Đặt a= tỷ số vịng dây quấn có hiệu dây quấn stator rotor N1=kdq1N1 thực tế rotor N2=kdq2N2 thực tế (MBA dây quấn tập trung trụ a= ĐCKĐB dây quấn phân bố rải rãnh, không bước cực) N1 kdq1 N1 thucte = N kdq N thucte Cách 2: Dựa vào mạch điện xây dựng cho máy biến áp Để xây dựng mạch điện thay ta thực bước sau (tương tự MBA) Φ Φl1 Φl2 BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCB edited 2016) 60 R1 i2 ZL: Mạch điện thay MBA + V1 – R’2 jX1 I1 I oc Ic Rc1 Im jXm1 jX’2 I ' + V2' – Z’L 60 BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCB edited 2016) 61 61 31-Mar-21 Chương 6: Máy điện không đồng Chương 6: Máy điện không đồng Mạch điện thay Mạch điện thay (Phương pháp khác) (Phương pháp khác) E2SC = 4, 44 fr N2 = 4, 44sf N2 = sE2 E2 SC = 4, 44 f r N X SC = 2 f r L2 = 2 sfL2 = sX X SC = 2 f r L2 I SC = fr= sf E2 SC sE2 E2 = = = I2 R2 SC + jX SC R2 + jsX ( R2 s ) + jX fr f BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCB edited 2016) 63 63 Vừa qui đổi mạch rotor tần số f (cùng tần số stator) BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCB edited 2016) 64 64 Chương 6: Máy điện không đồng Chương 6: Máy điện không đồng Mạch điện thay Mạch điện thay (Phương pháp khác) Im I1 Công suất điện từ: Pđt V1 Rc Mạch điện thay ĐCKĐB X = a X2 ' Vừa qui đổi mạch rotor stator R2' = a R2 I 2' = I / a Khơng có V’2 MBA BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCB edited 2016) 65 65 jX 2' jX1 R1 (Phương pháp khác) jX m I 2' R2' R2' 1− s s R2' (1 − s) = R2' + R2' s s BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCB edited 2016) 66 66 Chương 6: Máy điện không đồng Chương 6: Máy điện không đồng Mạch điện thay jX r' jX s Rs Im Is Vs Vs jX m Rc I m Rs Is Rc jX m I r' jX ls I r' Rr' Rr' Công suất 1− s Rr' s jX 'lr 1− s R s ' r Pcơ Mạch điện tương đương pha xác I r' Công suất Pcơ Mạch điện tương đương pha gần BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCB edited 2016) 67 67 BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCB edited 2016) Mạch điện tương đương pha gần 68 31-Mar-21 Chương 6: Máy điện không đồng Chương 6: Máy điện không đồng Stator Mạch điện thay Rotor Hệ số trượt: s= V1 ns − n s − m = ns s Rs I2 Va I a Ra jxls Im Rc Im Rr' I r' 1− s s Công suất Pm I Biến đổi Thevenin ' r jX th Rr' jX m Rc I r' jX m Rr' MĐTT pha xét đến tổn hao jX lr' jX ls Is Vs jxlr' Rr' I1 Công suất thay đổi tốc độ thay đổi 1− s s I th V th 69 69 jxlr' I Rr' ' r Công Rr' − s suất s Pm MĐTT xét đến tổn hao Ra – sau rút gọn Công suất Pm BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCB edited 2016) Rth Zth Vth = Va ( Ra + jX m ( Ra + jxls ) jX m = R + jX Zth = th jxls ) + jX m ( Ra + jxls ) + jX m th 74 BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCB edited 2016) 74 Chương 6: Máy điện không đồng Chương 6: Máy điện không đồng Stator Mạch điện thay Rotor Hệ số trượt: V1 n − n s − m s= s = ns s Rs Vs r jX lr' Im Rc I2 Rc jX ls Is I1 Biến đổi Thevenin – rút gọn mạch điện thay (MĐTT xác) : Zth = Rth + jX th jx' Im Va I a Ra jxls I r' lr I ' ' jxlr' V MĐTT xét đến tổn hao Rr' Tổn hao lõi thép (Rc) thường gộp chung với tổn hao thành tổn hao quay I r' jX m Công suất thay đổi tốc độ thay đổi Rr' s MĐTT xét đến tổn hao – sau rút gọn Vth = Va ( Ra + jX m ( Ra + jxls ) jX m = R + jX Zth = th jxls ) + jX m ( Ra + jxls ) + jX m th 76 Zth = X th jxlr' jxls 1− s R s ' r Va Công suất Pm 75 BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCB edited 2016) Ir th Rr' s jX m 75 jX m Vth jxlr' Rr' s MĐTT không xét đến tổn hao Rr' s MĐTT không xét đến tổn hao – sau rút gọn Vth = BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCB edited 2016) I r' Va jX m jX m + jxls Zth = jX m jxls = X th jX m + jxls 76 Chương 6: Máy điện không đồng Chương 6: Máy điện không đồng Ví dụ Các quan hệ cơng suất Cho động không đồng ba pha, rotor dây quấn, cực, nối , 240 V, 50 Hz, 1460 vòng/phút Thông số động (quy stator) sau: Rs =0,075 Ω, Xls =0,17 Ω; R’r = 0,065Ω, X’lr =0,18 Ω; Xm =7,5 Ω song song với Rc =175 Ω Tổn hao kW a) Khi động vận hành định mức, tính dịng điện tiêu thụ, hệ số cơng suất (PF) động cơ? b) Tính dịng điện PF khởi động? Nhận xét? c) Tính dịng điện PF động không tải? Nhận xét? Giản đồ lượng ĐCKĐB ba pha Pin =PT Prot = PTổn HaoCơ = PMa sát + PQuạt Pout = Pshaft (Công suất đầu trục động cơ) BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCB edited 2016) 78 78 BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCB edited 2016) 81 81 10 31-Mar-21 Chương 6: Máy điện không đồng Chương 6: Máy điện không đồng Các quan hệ công suất Các quan hệ công suất Giản đồ lượng ĐCKĐB ba pha Giản đồ lượng ĐCKĐB ba pha Pout=Pshaft Prot = PTổn HaoCơ = PMa sát + PQuạt BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCB edited 2016) 82 82 83 BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCB edited 2016) 83 Chương 6: Máy điện không đồng Chương 6: Máy điện không đồng Các quan hệ công suất Hiệu suất Giản đồ lượng ĐCKĐB ba pha Hiệu suất ĐCKĐB Pin Pscl Pin PCu1 Pe Pm PFe PCu2 = Pout PTonHaoCo 85 BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCB edited 2016) 85 Pc Pr Prot Pout Pm − Prot Pin − ( Pscl + Pc + Pr + Prot ) = = Pin Pin Pin BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCB edited 2016) 87 Chương 6: Máy điện khơng đồng Ví dụ Các quan hệ công suất Cho động không đồng ba pha, rotor dây quấn, cực, nối , 240 V, 50 Hz, 1460 vịng/phút Thơng số động (quy stator) sau: Rs =0,075 Ω, Xls =0,17 Ω; R’r = 0,065Ω, X’lr =0,18 Ω; Xm =7,5 Ω song song với Rc =175 Ω Tổn hao kW a) Khi động vận hành định mức, tính dịng điện tiêu thụ, hệ số cơng suất hiệu suất động cơ? Im Ia Rc Ra jX m I r' jxls Va Im Ia Ra Rc I r' Rr' 1− s s Tổn hao đồng dây quấn rotor PCur = 3I R = sPdt '2 r 88 BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCB edited 2016) ' r jxlr' Rr' Pđt Pe = Pdt = 3I r' jx R jxls jX m ' lr ' r Pđt Công suất điện từ: (cơng suất truyền qua khe hở khơng khí ) Công suất Pm BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCB edited 2016) 88 Pout 87 Chương 6: Máy điện không đồng Va Pm Pe Rr' 1− s s Rr' s Công suất trục rotor Pco = 3I r'2 Rr' 1− s = Pdt (1 − s ) s 92 92 11 31-Mar-21 Chương 6: Máy điện không đồng Chương 6: Máy điện khơng đồng Thí nghiệm khơng tải Thí nghiệm ngắn mạch 93 94 Chương 6: Máy điện không đồng Chương 6: Máy điện không đồng Moment điện từ (theo MĐTT gần đúng) Moment điện từ (theo MĐTT gần đúng) Tính moment điện từ theo MĐTT gần Tính moment điện từ theo MĐTT gần Im Ia Va Rc Ra I r' jxls Rr' jxlr' Rr' jX m MĐTT gần Moment điện từ Te 1− s s ' ' ' P 3Va2 3R( rR Pee r s/ s )Va = Pe = Rr I r'2 = 2 ss s (sRa + R( Rr' a s+)Rr'+s()2xls+ (+xlsx+l'r )xlr' )2 Tốc độ đồng bộ: -Dòng điện rotor I’r : (theo MĐTT gần đúng) Va I r' = Ra + Rr' s + j xls + xlr' -Dòng điện rotor I’r : (theo MĐTT gần đúng) Va I r' = Ra + Rr' s + j xls + xlr' - Công suất điện từ Pe: - Công suất điện từ Pe: ( ) ( Pe = BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCB edited 2016) ) ( ( Rr' / s )Va2 Rr' ' Ir = 2 s ( Ra + Rr' s ) + ( xls + xlr' ) ) ( Pe = 95 95 BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCB edited 2016) s = 2 ) ns 60 ( Rr' / s )Va2 Rr' ' Ir = 2 s ( Ra + Rr' s ) + ( xls + xlr' ) 96 96 Chương 6: Máy điện không đồng Chương 6: Máy điện không đồng Moment điện từ (theo MĐTT gần đúng) Moment điện từ (theo MĐTT gần đúng) Tính moment điện từ theo MĐTT gần Tính moment điện từ theo MĐTT gần Rr' s Pe = Pdt = 3I r' e ' ' r Moment Tm: - Công suất cơ: Pm = (1 − s ) Pe - Vận tốc góc rotor: m = (1 − s ) s n = (1 − s )ns Moment Tm: P P Tm = m = e = T e m s BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCB edited 2016) P P 3V 3R( R' ' s/ s )V e a r Te = T = e = Pe = Rr I r'2 = ' r a ' 2 Moment s sR + RR s+ R ' +s x+ +x x+ x ' s e điện từ T s r a ls r ls lr lr a 1− s Pm = Pco = 3I R = (1 − s ) Pe s '2 r 97 Te = m n = 2 6097 Tm = Moment đầu trục Tout: BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCB edited 2016) ( ( ) () ( ) ) Pm P = e =Te m s s = 2 ns 60 Pout m m = 2 n 60 Tout = 98 98 12 31-Mar-21 Chương 6: Máy điện không đồng Chương 6: Máy điện khơng đồng Ví dụ Moment điện từ theo MĐTT (MĐTT xác) Tính moment điện từ theo MĐTT - Dùng định lý Thevenin rút gọn MĐTT Cho động không đồng ba pha, rotor dây quấn, cực, nối , 240 V, 50 Hz, 1460 vịng/phút Thơng số động (quy stator) sau: Rs =0,075 Ω, Xls =0,17 Ω; R’r = 0,065Ω, X’lr =0,18 Ω; Xm =7,5 Ω song song với Rc =175 Ω Tổn hao kW a) Khi động vận hành định mức, tính dịng điện tiêu thụ, hệ số công suất, hiệu suất, moment điện từ moment đầu trục động cơ? b) Tính dịng điện, PF moment khởi động động cơ? Moment Tm: Tm = Pm P = e =Te m s s = 2 I jX m - Dòng điện rotor I’r : I r' = ' r jX th Rth I th V th Zth Pm = 3I r'2 Rr' ' Ir Rr' ( Ra + jxls ) jX m ( Ra + jxls ) + jX m Vth = Va Tout Moment đầu trục Tout: BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCB edited 2016) m n = 2 60 10 100 - Vận tốc góc rotor (p cực từ) : jX m ( Ra + jxls ) + jX m P P 3Vth Rr s Moment điện từ Te Te = e = m = (= Moment Tm) s m s R + R ' s + X + x ' r th lr th ĐCKĐB có p cực từ: ( ) ( Pm (1 − s ) m = s (1 − s ) Tốc độ đồng ) s = 2 ns 60 10 BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCB edited 2016) Chương 6: Máy điện khơng đồng Moment điện từ Đặc tính moment – tốc độ Đã có biểu thức moment trục động cơ: ( với p số cực từ ) Tính moment điện từ theo MĐTT gần Pe P 3Va2 Rr' s = m = s m s ( R + R ' s )2 + ( x + x ' )2 r ls lr a Va Im Ia Rc jxls Ra I ' r jxlr' Rr' jX m T e = Tm = (theo MĐTT gần đúng) 1− s R s Pm 3Va2 Rr' s = m s ( R + R ' s )2 + ( x + x ' )2 ls lr a r Nếu xem điện áp nguồn Va= const , f= const bỏ qua điện trở dây quấn stator Ra, ' r Khi độ trượt s có giá trị nhỏ (s0) (tốc độ gần với tốc độ đồng bộ)(khi khơng tải) Tính moment điện từ theo MĐTT - Dùng định lý Thevenin rút gọn MĐTT jxls Va Te = Ia Ra Im jX m jX th Rr' jxlr' ' Ir Rr' 1− s s V th Ps P 3Vth2 Rr' s = m = s m s ( R + R ' s )2 + ( X + x ' )2 r th lr th I th Rth Zth jxlr' Te Rr' s0 ' Ir 1− s R s ' r Z th = Rth + X th = a 3V s s Rr' Tỉ lệ với s Tỉ lệ với 1/s Moment tỷ lệ thuận với độ trượt ( Te ( Ra + jxls ) jX m ( Ra + jxls ) + jX m 103 3Va2 s ( xls + xlr' ) s 1 BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCB edited 2016) Tỉ lệ với s ) Rr' s s Tỉ lệ với 1/s N=Nđồng s=0 N=0 s=1 Đặc tính Moment – tốc độ Te = f(s) Moment tỷ lệ nghịch với độ trượt 10 107 Chương 6: Máy điện không đồng Chương 6: Máy điện khơng đồng Ví dụ Moment cực đại (theo MĐTT gần đúng) Đã có biểu thức moment trục động cơ: Te ( với p số cực từ ) Cho động không đồng ba pha, rotor dây quấn, cực, nối , 240 V, 50 Hz, 1460 vịng/phút Thơng số động (quy stator) sau: Rs =0,075 Ω, Xls =0,17 Ω; R’r = 0,065Ω, X’lr =0,18 Ω; Xm =7,5 Ω song song với Rc =175 Ω Tổn hao kW a) Khi động vận hành định mức, tính dịng điện tiêu thụ, hệ số công suất, moment điện từ, moment đầu trục hiệu suất động cơ? b) Tính dịng điện, PF moment khởi động? c) Khi động vận hành moment điện từ 1/4 moment điện từ định mức: tính lại câu a? BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCB edited 2016) Khoảng làm việc ĐCKĐB (từ không tải đến đầy tải) Te Khi s lớn (tốc độ gần không) (khi mở máy) Khi R1 = X + X 2' R2' s jX m Vth = Va ( Ra + jxls ) + jX m 10 BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCB edited 2016) 108 ' Pe = 102 Chương 6: Máy điện không đồng Te = 3Vth2 Rr' (1 − s ) s 1− s = 2 s ( Rth + Rr' s ) + ( X th + xlr' ) - Công suất điện từ: 1− s s P = out m Vth + Rr' s ) + j ( X th + xl'r ) - Công suất trục rotor: Rr' jxlr' (R th 1− s Rr' s Mạch điện thay ĐCKĐB Z th = Rth + X th = ns 60 Im Ia Va Rr' jxlr' Ra jxls 10 = Tm = (theo MĐTT gần đúng) Pm 3Va2 Rr' s = m s ( R + R ' s )2 + ( x + x ' )2 a r ls lr Tốc độ đồng s = 2 f p Giá trị cực đại moment trục động theo s xác định theo biểu thức: 3Va2 Rr' s dT e d = =0 ds ds s ( R + R ' s )2 + ( x + x ' )2 a r ls lr ' R Suy ra: r s Te -Độ trượt ứng với moment cực đại: (theo MĐTT gần đúng) ' r smT = R Ra2 + ( xls + xlr' ) ) Moment cực đại Temax Temax Moment khởi động Tekđ (moment mở máy) Độ trượt smT (max Torque) tỉ lệ với điện trở rotor R’r BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCB edited 2016) ( = Ra2 + xls + xlr' N=0 s 10 smT N=Nđồng 109 13 31-Mar-21 Chương 6: Máy điện không đồng Chương 6: Máy điện không đồng Moment cực đại (theo MĐTT gần đúng) e Tmax = Ví dụ a V Rr' smT = 2 s R + R2 + x + x' Ra2 + ( xls + xlr' ) ( ls lr ) a a - Khi bỏ qua điện trở dây quấn stato Ra= 0: ' (theo MĐTT gần đúng) Rr xls + xlr' smT = Te Biểu thức moment cực đại đơn giản hơn: e Tmax = Moment cực đại Temax Temax a V s ( xls + xlr' ) Moment cực đại không phụ thuộc vào điện trở rotor R’r Độ trượt smT tỉ lệ với điện trở rotor R’r s N=0 smT BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCB edited 2016) Nđb11 110 Cho động không đồng ba pha, rotor dây quấn, cực, nối , 240 V, 50 Hz, 1460 vịng/phút Thơng số động (quy stator) sau: Rs =0,075 Ω, Xls =0,17 Ω; R’r = 0,065Ω, X’lr =0,18 Ω; Xm =7,5 Ω song song với Rc =175 Ω Tổn hao kW a) Khi động vận hành định mức, tính dịng điện tiêu thụ, hệ số cơng suất, moment điện từ, moment đầu trục hiệu suất động cơ? b) Tính dịng điện, PF moment khởi động? c) Khi động vận hành moment điện từ 1/4 moment điện từ định mức: tính lại câu a? d) Tính tốc độ tới hạn moment cực đại? Tính dịng điện đó? So sánh với moment khởi động? 11 BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCB edited 2016) 111 Chương 6: Máy điện không đồng Chương 6: Máy điện không đồng Moment cực đại Nhận xét: Độ trượt ứng với moment cực smT phụ thuộc vào điện trở rotor R’r Moment cực đại không phụ thuộc vào điện trở rotor R’r smT = ĐCKĐB rotor dây quấn Nối thêm điện trở vào mạch dây quấn rotor Tăng độ trượt ứng với moment cực đại smT Tăng moment mở máy Tmm (khởi động, s=1) ĐCKĐB rotor dây quấn smT = T Tmm tăng R1< R2< R3 N1< N2< N3 TăngR2R’r Với cách nối thêm điện trở vào mạch dây quấn rotor sử dụng để điều chỉnh tốc độ động phạm vi điều chỉnh không rộng hiệu suất thấp Ra2 + ( xls + xlr' ) Tcản ' Rr' + Rmm Ra2 + ( xls + xlr' ) N2 N1 ' Rmm = smT Ra2 + ( xls + xlr' ) − Rr' Nđb 11 11 BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCB edited 2016) 114 Chương 6: Máy điện không đồng Chương 6: Máy điện khơng đồng Ví dụ Ví dụ ĐCKĐB pha, 400V, đấu sao, 60Hz, cực Tính a/ Moment tốc độ 1755 rpm (dùng mạch điện thay gần đúng) b/ Độ trượt smT momen cực đại (dùng mạch điện thay gần đúng) ĐCKĐB pha, 400V, đấu sao, 60Hz, cực Tính a/ Moment tốc độ 1755 rpm (dùng mạch điện thay gần đúng) b/ Độ trượt smT momen cực đại (dùng mạch điện thay gần đúng) c/ Moment tốc độ 1755 rpm, độ trượt smT moment cực đại dùng mạch thay Bỏ qua tổn hao điện trở dây quấn stator tổn hao lõi thép Cho biết: ' ' ' X m = s aM = 20 ; xls = s Lls = 0,5 ; xlr = s Llr = 0,2 ; Rr = 0,1 Bỏ qua tổn hao điện trở dây quấn stator tổn hao lõi thép Cho biết: xls = s Lls = 0,5 ; xlr' = s L'lr = 0,2 ; a/ Tính thơng số mạch điện thay pha : Điện áp pha: Va = Rr' = 0,1 ss = 60 f = 1800 rpm p 11 BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCB edited 2016) 400 = 230,9 V →s= → 115 =1 N N3 113 BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCB edited 2016) 2 BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCB edited 2016) X m = s aM = 20 ; 2 R1 R3 T Động không đồng rotor dây quấn Rr' ns − n = 0,025 ns Rr' = 4 s Ia Va js Lls j s aM j s L'lr I ' r Rr' s MĐTT gần (một pha) 11 116 14 31-Mar-21 Chương 6: Máy điện không đồng Chương 6: Máy điện không đồng Ví dụ (tt) Ví dụ (tt) Moment điện từ (= Moment trục) Te = Ia js Lls j s L'lr ' 3Va2 Rr' s s ( R + R ' s )2 + ( x + x ' )2 r ls lr a Va ( 230,9 ) ( 0,1 / 0,025 ) = 205,83 N m 2 60 ( + )2 + ( 0,5 + 0, )2 j s aM Ir c/ Sử dụng mạch thay Tính moment tốc độ 1755 rpm, độ trượt smT moment cực đại Rr' s Te = MĐTT gần (một pha) b/ Độ trượt smT moment cực đại (dùng mạch thay gần đúng) smT = Rr' R + ( xls + x a ) ' lr = Rr' = 0,143 xls + xlr' ( 230,9 ) 3 = = 606,09 N m 2 60 ( 0,5 + 0, ) e Tmax = Va2 s ( xls + xlr' ) 11 BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCB edited 2016) 117 11 BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCB edited 2016) 118 Chương 6: Máy điện không đồng Chương 6: Máy điện khơng đồng Ví dụ (tt) Ví dụ (tt) c/ Dùng mạch điện thay - Dùng định lý Thevenin biến đổi mạch điện thay hình a sang hình b: Vth = Va Zth ' lr jx jxls Va Rr' s jX m jX m ( j 20 ) = 225,3700 V = 230,9 jX m + jxls j 20,5 → I r' = Moment điện từ: Hoặc: Zth = Vth jxlr' I r' Pm m = jxlr' jxls Rr' s Va jX m Rr' s p Pm = = 196,29 N m s (1 − s ) BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCB edited 2016) Rr' s - Tương tự dùng Vth Zth để tính smT moment cực đại: smT = 0,1 Rr' = = 0,145 j 0,4878 + j 0,2 Z th + jxlr' Vth2 ( 225,37 ) = = 587,61 N m s ( Z th + xlr' ) 2 60 0, 4878 + 0, 2 e Tmax = 11 119 12 BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCB edited 2016) 120 Chương 6: Máy điện không đồng Chương 6: Máy điện không đồng Ví dụ Ví dụ (tt) Sử dụng mạch thay gần 500 500 Va = = A 0,6 Rr' 0,6 + j1,5 + j1,15 + jxls + jxlr' + 2,65 s s Va s a/ I r' = ĐCKĐB pha, 866V, đấu sao, 60Hz, cực Bỏ qua Ra tổn hao lõi thép Động hoạt động điện áp định mức với moment điện từ Te=160 N.m Tính : a/ Độ trượt s, tốc độ N tần số dòng điện rotor fr b/ Moment cực đại moment khởi động Cho biết: X m = 13,5 Te = Ps s = 3 Rr' I r'2 = 160 N m s s Công suất điện từ pha 0,6 5002 = 160 N m 377 s 0, 2 + 2,65 Độ trượt Te=160 N.m? s = 3 ' ' xls = 1,5 xlr = 1,15 Rr = 0,6 → s=0,016 f r = sf s = 0,016 60 = 0,97 Hz b/ n = ns (1 − s ) = 1180,8 rpm Moment cực đại: Moment khởi động s= BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCB edited 2016) 121 I r' Vth jX m jxls ( j 20 )( j 0,5) = = j 0,4878 jX m + jxls j 20,5 Vth 225,37 = = 55,528 A Rr' 42 + ( 0,4878 + 0,2 ) + Zth + jxlr' s ' '2 R = = 196,29 N m Với: Pag = 3I r r = , P Te = e s s Pm = Pag (1 − s ) = → T e = jxlr' Z th 12 e Tmax = js Lls j s aM j s L'lr I ' r Rr' s 866 = 500 V s = 2 f = 2 60 = 377rad / s Va = Tốc độ đồng bộ: 60 f 60.60 ns = = = 1200 rpm p 3Va2 = 1126 N m s ( xls + xlr' ) e TKhoi dong = Sử dụng mạch thay ??? BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCB edited 2016) Ia 3Va2 Rr' = 485 N m s ( x + x ' )2 + R ' ls lr r 12 122 15 31-Mar-21 Chương 6: Máy điện không đồng Chương 6: Máy điện không đồng Ví dụ (tt) Ví dụ (tt) Sử dụng mạch thay b/ - Moment cực đại a/ jxlr' jxls Va jX m Vth ' r jxlr' Zth R s I Rr' s 3Vth2 Rr' smT s Z + jx ' + R ' s th lr r mT e → Tmax = - Dùng định lý Thevenin biến đổi mạch điện thay hình a sang hình b: jX m j13,5 Vth = Va = ( 50000 ) = 45000 V jX m + jxls j13,5 + j1,5 I r' = Zth = jX m jxls j13,5 j1,5 = = j1,35 jX m + jxls j13,5 + j1,5 Vth 450 450 = = A 0,6 Rr' 0,6 + j1,35 + j1,15 + Z th + jxlr' + 2,5 s s s P Rr' 4502 T e = s = 3 = 160 N m → s=0,02 2,88 → chọn s=0,02