Dong co dien CHƯƠNG 18 CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC VÀ CÁC DẠNG KHÁC CỦA MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ 18 2 MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ MỘT PHA Máy điện không đồng bộ một pha có kết cấu giống như máy điện không đồng bộ 3[.]
CHƯƠNG 18 CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC VÀ CÁC DẠNG KHÁC CỦA MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ 18-2 MÁY ĐIỆN KHƠNG ĐỒNG BỘ MỘT PHA Máy điện khơng đồng pha có kết cấu giống máy điện khơng đồng pha, khác stato có hai dây quấn: dây quấn (dây quấn làm việc) dây quấn phụ (dây quấn mở máy) Rôto thường rơto lồng sóc Dây quấn nối với lưới suất trình làm việc, dây quấn phụ nối với lưới mở máy Khi tốc độ đạt đến 75 ÷ 80% tốc độ định mức, nhờ ngắt điện kiểu ly tâm cắt dây quấn phụ khỏi lưới Cũng có loại động sau mở máy xong dây quấn phụ nối với lưới, loại động pha kiểu điện dung (kiểu tụ ngâm) So với động KĐB ba pha kích thước, cơng suất động KĐB pha 70% công suất động điện ba pha Tuy nhiên, khả tải thấp nên thực tế, trừ động điện kiểu điện dung, công suất động điện pha 40 ÷ 50% cơng suất động điện ba pha 18.1.1 Nguyên lý làm việc động KĐB pha Φ a1 ΦA = Φ/2 B A n a) ΦB = Φ/2 ΦA a2 b c1 n b2 c2 n ΦB b) Hình 18-4 Nguyên lý làm việc động KĐB pha Đặt vào dây quấn làm việc điện áp xoay chiều pha, dòng điện dây quấn sinh từ trường đập mạch Φ Từ trường phân tích thành hai từ trường quay ngược chiều ΦA ΦB có tốc độ nhau, có biên độ nửa biên độ từ trường đập mạch (hình 18-4a) Như vậy, xem động KĐB pha tương đương động ba pha có dây quấn stato gồm hai phần giống mắc nối tiếp tạo thành từ trường quay theo hai chiều ngược (hình 18-4b) Tác dụng từ trường quay thuận quay ngược với dịng điện rơto chúng sinh tạo thành hai mômen MA MB quay ngược chiều Khi rôto đứng yên (s = 1) hai mơmen ngược chiều nên mômen tổng không Nếu ta quay rôto động theo chiều (ví dụ theo chiều từ trường quay thuận ΦA) với tốc độ n thì: Tần số dịng điện rơto từ trường quay thuận ΦA sinh là: f2 A p(n1 n) pn1 n1 n sf1 60 60 n1 (18-5) Đối với từ trường quay ngược, tần số dòng điện rôto là: f2B p(n1 n) pn1 2n1 (n1 n) (2 s ) f1 60 60 n1 (18-6) • (2-s) hệ số trượt rơto từ trường quay ngược ΦB Như vậy, < s < 1, từ trường quay thuận ΦA máy làm việc chế độ động Đối với từ trường quay ngược ΦB, (2-s) > nên máy làm việc chế độ hãm Khi < s < 2, tức rôto quay theo chiều từ trường dây quấn B, hệ số trượt từ trường ΦB < (2-s) < 1, máy làm việc chế độ động Đối với từ trường ΦA máy làm việc chế độ hãm Nếu cho mơmen có trị số dương chúng tác dụng theo chiều từ trường ΦA, ta vẽ đường cong MA, MB mômen tổng MA hình 18-5 M M s 0 2-s MB Hình 18-5 Đặc tính M = f(s) động điện KĐB pha MA M M Hình 18-5 Đặc tính M = f(s) động điện KĐB pha s 0 2-s MB • Từ hình 18-5 ta thấy: đặc tính mơmen động khơng đồng pha có tính chất đối xứng, quay theo chiều • Chiều quay thực tế động điện pha phụ thuộc vào chiều quay phận mở máy • Từ hình 18-5 thấy rằng: - Năng lực tải động điện pha nhỏ động điện ba pha - Mômen cực đại Mmax động điện pha phụ thuộc vào điện trở r’2, r’2 tăng, Mmax từ trường thuận sinh không đổi hệ số trượt sAm ứng với MAmax tăng lên, đồng thời hệ số trượt MB tăng nên mômen cực đại động giảm Sự thay đổi mômen cực đại theo điện trở r2 biểu thị hình 18-6 3r2 r2 M 5r2 10r2 s Hình 18-6 Ảnh hưởng điện trở mạch rôto mômen cực đại động KĐB pha Mạch điện thay thế: Mạch điện thay máy điện KĐB pha xây dựng theo nguyên lý mạch điện thay máy điện KĐB ba pha Vì máy điện khơng đồng pha coi hai dây quấn ba pha nối tiếp sinh hai từ trường ngược chiều nên phương trình cân s.đ.đ dây quấn stato là: U E 1A E 1B I1(r1 jx1 ) (18-7) đó: E1A - s.đ.đ sinh từ trường tổng hợp từ trường thuận phần tĩnh với từ trường phần quay; E1B - s.đ.đ sinh từ trường tổng hợp từ trường ngược phần tĩnh với từ trường phần quay, r1, x1 - điện trở điện kháng tản dây quấn phần tĩnh Tương tự máy điện KĐB ba pha ta có: E 1A I OA Zm E 1B I OB Zm (18-8) Zm = rm + jxm - tổng trở mạch từ hố, I0A, I0B - dịng từ hố sinh từ trường thuận ΦA từ trường ngược ΦB Phương trình cân s.đ.đ mạch rơto: E 2' A E 2' B ' r ' ' I 2A jx2 E 1A s ' r I 2' B jx2' E 1B 2 s (18-9) r’2, x’2 điện trở điện kháng tản dây quấn rôto quy đổi không xét đến ảnh hưởng tần số Phương trình cân s.t.đ: I1 I OA ( I1 I OB ( I 2' A ) I ' ) 2B (18-10) Dựa vào phương trình ta xây dựng mạch điện thay hình 18-7 x’2 x1 I1 U1 r1 -I2A xm r’2/s rm x’ r’2/(2-s) - I2B xm rm I0A I0B - E’2A = - E1A - E’2B = - E1B Hình 18-7 Mạch điện thay động KĐB pha Theo mạch điện thay ta có: E 2' B E 1B đó: Z ' 2A 1 ' Zm Z2A 1 ' Zm Z2B E 2' A E 1A I1 (18-11) ' r2' r ' ' jx2 Z2B jx2' s 2 s r2' r2' Khi rơto đứng n, s = nên Z’2A = Z’2B E 1A E 1B s 2 s từ thơng sinh s.đ.đ nhau: ΦA = ΦB từ trường tổng từ trường đập mạch, động không quay r2' r2' Khi s < nên Z’2B < Z’2A ta có E 1A E 1B , ΦA > ΦB s 2 s từ trường tổng từ trường đập mạch mà từ trường quay hình elip quay với tốc độ đồng bộ, động quay Mômen động điện không đồng pha tổng hai mômen từ trường quay thuận quay ngược sinh ra: M = MA + (- MB) (18-12) đó: '2 M A I2A r2' s '2 r2' M B I 2B 2 s ' r '2 r2' '2 M I A I B s 2 s 18.1.2 Mở máy động không đồng pha Động không đồng pha muốn tự mở máy cần có dây quấn mở máy Từ trường dây quấn mở máy với từ trường dây quấn hợp lại thành từ trường quay tạo nên mômen mở máy ban đầu Dây quấn mở máy lệch với dây quấn góc 900 khơng gian, dịng điện dây quấn mở máy phải lệch pha với dịng điện dây quấn góc 900 thời gian Có thể tạo lệch pha thời gian dòng điện dây quấn dây quấn mở máy cách nối mạch điện dây quấn mở máy với điện cảm hay điện dung (hình 18-8b) Khi dịng điện dây quấn mở máy If vượt trước điện áp lưới lệch pha với dịng dây quấn Ic góc gần 900 Nhờ có lệch pha hai dòng điện Ic If mà khe hở máy sinh từ trường quay đảm bảo có mơmen mở máy tương đối lớn Khi máy quay, ngắt điện ly tâm cắt dây quấn mở máy khỏi lưới Động điện mở máy kiểu gọi động điện kiểu điện dung IC NĐLT I NĐLT I IC I IC Rmm Cmm If If C C If M M Mđm Mđm Mđm Mđm 1 1 0,5 a) 0,5 b) M 0,5 c) 0,5 d) Hình 18-8 Các phương pháp mở máy loại động không đồng pha I If UC 900 Uf U Hình 18-9 φ IC Cmm If M I IC Đồ thị véctơ động KĐB pha mở máy điện dung Mở máy điện trở: Trên dây quấn phụ đấu nối tiếp điện trở để tạo mơmen mở máy (hình 18-8a), lúc IC If lệch pha góc định, mômen mở máy nhỏ Phương pháp cần tính tốn cho thân dây quấn phụ có điện trở tương đối lớn được, không cần thêm điện trở nên kết cấu động đơn giản Dây quấn phụ nối tiếp với điện dung thiết kế để làm việc lâu dài lưới mà không cần cắt sau mở máy Loại gọi động điện hai pha Loại có đặc tính làm vệc tốt, lực q tải lớn, hệ số công suất cosφ cải thiện (hình 18-8c) Do mở máy cần nhiều điện dung làm việc nên thường dùng ngắt điện kiểu ly tâm cắt bớt điện dung sau mở máy (hình 18-8d) Động điện lúc mở máy làm việc cần điện dung gọi động điện kiểu điện dung Mở máy vòng ngắn mạch C F Hình 3-12 Động khơng đồng pha dùng vòng ngắn mạch: a) Cấu tạo; b) Đồ thị véctơ ’ C v f En n n a) b) In Động điện pha công suất nhỏ mở máy không tải hay tải nhẹ thường dùng vòng ngắn mạch để mở máy Vòng ngắn mạch F đặt cực từ đóng vai trị cuộn dây phụ (hình 18-10a) Vịng ngắn mạch ơm lấy khoảng 1/3 cực từ Khi đặt điện áp xoay chiều vào cuộn dây để khởi động động cơ, dòng xoay chiều chạy dây quấn sinh từ thông C Từ thông C chia thành hai phần: Phần từ thông ’C xun qua cực từ ngồi vịng ngắn mạch có giá trị lớn phần từ thông V xuyên qua phần cực từ có vịng ngắn mạch V = C - ’C Trong vòng ngắn mạch sinh sức điện động En dòng điện ngắn mạch In, dòng In lại sinh từ thông Φn Từ thông Φn tác dụng với từ thông Φv để sinh từ thơng Φf qua vịng ngắn mạch (hình 18-10b) Kết phần cực từ khơng có vịng ngắn mạch có từ thơng Φ’C qua, vịng ngắn mạch có Φf qua, chúng có góc lệch pha định thời gian góc lệch không gian tạo nên từ trường quay máy có mơmen mở máy ban đầu làm cho động quay Động điện ba pha dùng lưới pha Điện áp pha đặt vào hai dây quấn pha nối tiếp, dây quấn pha lại nối thêm điện dung tạo thành dây quấn mở máy (hình 18-11) Khi đổi động điện ba pha thành động điện pha kiểu điện dung đặc tính động có đi, mặt khác giá thành điện dung đắt nên thường đổi động điện ba pha có ≤ 1,7 kW thành động điện pha kiểu điện dung Ul Ul Ul Ul Hình 18-11 Một vài phương pháp mở máy động điện ba pha lưới pha ... xây dựng mạch điện thay hình 1 8-7 x’2 x1 I1 U1 r1 -I2A xm r’2/s rm x’ r’2/(2-s) - I2B xm rm I0A I0B - E’2A = - E1A - E’2B = - E1B Hình 1 8-7 Mạch điện thay động KĐB pha Theo mạch điện thay ta có:... máy cần nhiều điện dung làm việc nên thư? ??ng dùng ngắt điện kiểu ly tâm cắt bớt điện dung sau mở máy (hình 1 8-8 d) Động điện lúc mở máy làm việc cần điện dung gọi động điện kiểu điện dung Mở máy... MA, MB mơmen tổng MA hình 1 8-5 M M s 0 2-s MB Hình 1 8-5 Đặc tính M = f(s) động điện KĐB pha MA M M Hình 1 8-5 Đặc tính M = f(s) động điện KĐB pha s 0 2-s MB • Từ hình 1 8-5 ta thấy: đặc tính mơmen