Chuong 4 động cơ đồng bộ

Stator: tạo ra từ trường quayCác cuộn dây của stator được cung cấp bởi nguồn điện 3 pha AC. Điều này sẽ tạo ra một từ trường quay, (chiều như hình vẽ)• Roto: tạo ra từ trường không đổiTừ trường được tạo ra xung quanh rotor bằng nguồn kích từ 1 chiều, khi đó rotor hoạt động như một nam châm vĩnh cửu.

CHƯƠNG ĐỘNG CƠ ĐỒNG BỘ Máy điện đồng 4.1 Định nghĩa, Ứng dụng máy điện đồng 4.2 CẤU TẠO MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ Cấu tạo máy điện đồng gồm hai phận chính: - Stato phần tĩnh (cịn gọi phần cảm ) - Rơto phần quay (cịn gọi phần ứng) Ngồi có thêm phận gọi nguồn kích thích 4.2.1 Phần tĩnh STATO • Chức năng: Tạo từ trường quay với tốc độ n1 = 60f/p cho dòng pha chạy qua dây • Stato gồm lõi thép dây quấn ➢ Lõi thép: - Làm từ thép kỹ thuật điện dày 0.35-0.5mm - Mặt xẻ rãnh để đặt dây quấn - Ép lại thènh trụ ép vào vỏ bảo vệ 4.2.1 Phần tĩnh STATO ➢Dây quấn stato đồng, có cuộn đặt lệch 120 độ điện rãnh stato 4.2.2 Roto máy điện đồng • Rơto máy điện đồng cấu tạo từ lõi thép dây quấn • Lõi thép gồm phần thân Rơto cực từ • Lõi thép tạo từ thép kỹ thuật điện để giảm dịng điện xốy • Rơto máy điện đồng có hai loại: cực ẩn cực lồi 4.2.2 Roto máy điện đồng • - - Cực ẩn: Số cực ít, tốc độ nhanh Lõi thép: Làm thép KTĐ đúc thành khối hình trụ, có rãnh để đặt dây quấn kích từ Phần khơng phay rãnh tạo thành mặt cực từ Dây quấn: đồng đăt rãnh rô to Hai đầu dây quấn nối với hai vành trượt đặt đầu trục, thông qua chổi than để lấy điện chiều từ ngồi làm nguồn kích từ • Cực lồi: Số cực nhiều, tốc độ chậm - Rơto có kích thước khơng lớn nên lõi thép chế tạo thép đúc, gia cơng thành khối hình trụ lăng trụ mặt cực từ - Dây quấn: đồng quấn xung quanh cực từ - Hai đầu nối với vành trượt đầu trục, thông qua chổi than nối với nguồn điện chiều 4.2.3 Nguồn kích thích • Nguồn kích thích nguồn cung cấp dòng điện chiều cho dây quấn kích thích máy điện đồng • Đa số nguồn kích thích máy phát điện chiều kích thích song song có cơng suất từ 0,3%-2% cơng suất máy đồng bộ, roto máy phát chiều nối trục với roto máy đồng • Hiện máy phát chiều dùng máy đồng chổi than dần thay chỉnh lưu điện tử 4.3 Các đại lượng định mức 4.5.2 Mở máy động đồng • Do roto động đồng không tự khởi động nên để mở máy phải áp dụng phương pháp đăc biệt: ➢ Mở máy nhờ động phụ: Dùng động KĐB khác kéo roto động ĐB đến tốc độ (khi tượng khóa từ tính xảy ra) sau động quay đồng theo nguyên lý ➢ Mở máy trực tiếp: Sử dụng nguyên lý động KĐB tai thời điểm ban đầu: Trên mặt cực từ roto động ĐB tạo dẫn nối ngắn mạch lồng sóc động KĐB Phương pháp mở máy trực tiếp ĐC ĐB Để làm cho động đồng tự khởi động, lồng sóc ngắn mạch đầu vịng ngắn mạch gắn vào rotor ✓ Lúc khởi động cuộn dây rotor ĐC ĐB không cấp lượng ✓ Mà với tác động từ trường quay, có dịng điện cảm ứng dẫn lồng sóc →Do trở thành trường hợp dịng điện đặt từ trường nên có lực điện từ tác động vào rotor rotor bắt đầu quay giống trường hợp động cảm ứng rotor lồng sóc.( tốc độ quay lúc khơng phải tốc độ đồng bộ) • Khi rotor đạt tốc độ lớn nhất, cuộn dây rotor ĐC ĐB cấp nguồn kích từ Do cực rotor bị khóa với cực từ trường quay quay với tốc độ từ trường quay • Khi rotor chuyển động tốc độ đồng bộ, chuyển động tương đối lồng sóc từ trường quay 0, có nghĩa khơng có dịng điện lực dẫn lồng sóc Do khơng ảnh hưởng đến hoạt động động đồng 4.6 Điều chỉnh tốc độ ĐCĐB • Tốc độ động tính theo cơng thức: 60𝑓 n= 𝑝 muốn thay đổi n ta thay đổi f p mà động đồng p không đổi thay đổi f nghĩa thay đổi tần số(thường dùng biến tần) Ưu nhược điểm động ĐB • Tốc độ động không đổi, không phụ thuộc vào tải tốc độ từ trường quay Do phù hợp với phụ tải yêu cầu tốc độ không đổi • Cấu tạo phức tạp hơn, địi hỏi phải có nguồn kích từ làm cho giá thành cao • Mở máy phức tạp • Việc điều chỉnh tốc độ thực cách thay đổi tần số nguồn điện 4.7 Công suất điện từ mô men điện từ • Cơng suất điện từ: lượng công suất chuyển từ phần cảm sang phần ứng qua khe hở khơng khí rơ to stato: Pđt • Mơ men điện từ mơ men tạo lên lực tác dụng tương hỗ dòng điện phần ứng từ trường tổng máy điện 𝑃đ𝑡 Mđt= 𝜔 4.8 Tổn hao công suất, hiệu suất động ĐB a Các loại tổn hao + tổn hao thép ∆PFe : mạch từ, phụ thuộc B, f, thép + tổn hao đồng ∆Pcu : dây quấn stato + tổn hao kích từ ∆Pt : cuộn dây kích từ roto + tổn hao ∆Pcơ + tổn hao phụ ∆Pf : dòng điện xốy và sóng hài bậc cao b Hiệu suất P2 = 100% P2 +  P Trong P2 công suất máy  P = PCu + PFe + Pt + Pf + Pcô 4.9 Máy bù đồng Khái niệm tụ bù • Thực tế phụ tải công nghiệp, máy công cụ có tính cảm lớn nghĩa hoạt động tiêu thụ lượng công suất phản kháng Q lớn nghĩa làm công suất tác dụng P giảm dẫn tới hệ số cơng suất cosϕ giảm • Để khắc phục điều người ta phải bù lượng công suất công suất phản kháng thiết bị tiêu thụ để công suất tác dụng tăng lên Nghĩa phải tạo công suất phản kháng(dung kháng), thiết bị tụ điện nên gọi tụ bù Máy bù đồng • Khi động đồng quay khơng tải, tiêu thụ công suất để bù vào tổn hao Công suất nhỏ, động làm việc kích từ lớn động có tính dung kháng lớn -gần giống tụ điện • Nghĩa là: Nó nhận lượng điện từ lưới tạo công suất phản kháng cung cấp công suất phản kháng cho phụ tải lân cận để nâng cao hệ số công suất lưới ➢ Do động đồng làm việc chế độ động có vai trò tụ bụ nên gọi máy bù đồng Bản chất hệ số công suất • Công suất tác dụng P: đặc trưng cho chuyển hố lượng Sinh cơng cho q trình động lực (vd mơment quay động cơ) • Cơng śt phản kháng Q: đặc trưng cho tích phóng lượng nguồn tải, từ hoá lõi thép máy biến áp, động cơ, tổn thất từ thông tản mạng • Giữa cơng śt P cơng śt Q có liên hệ trực tiếp đặc trưng cho mối quan hệ hệ số cơng śt (cosφ) Các đại lượng P; Q; S; cosφ liên hệ với tam giác cơng śt • • Cơng śt tồn phần S đặc trưng cho công suất thiết kế thiết bị điện Cùng công suất S (cố định) cosφ lớn (φ nhỏ) → công suất P lớn → thiết bị khai thác tốt Nếu cosφ lớn → công suất Q nhỏ Đứng phương diện truyền tải lượng Q (địi hỏi từ nguồn) giảm giảm lượng tổn thất • Phụ tải cảm kháng với Q > phụ tải tiêu thụ Q • Phụ tải dung kháng với Q < nguồn phát cơng suất Q • Trong mạng xí nghiệp công suất phản kháng phân bổ sau: 60 ÷ 65 % động không đồng 20 ÷ 25 % máy biến áp 10 ÷ 20 % thiết bị khác • Phụ tải công nghiệp mang tính chất điện cảm (tức tiêu thụ cơng śt phản kháng) • Tránh phải truyền tải lượng Q lớn dường dây → đặt gần hộ tiêu thụ thiết bị sinh Q (tụ máy bù đồng bộ) hay bù công suất phản kháng BÀI TẬP ỨNG DỤNG Bài tập 1: Một nhà máy khí có phụ tải sau: - 15 động KĐB truyền tải cho máy công cụ Công suất động P1đm = 2,2 kW, với hệ số công suất cosϕ=0.8 - Quạt gió, quạt có Pđm = 150W, cos ϕ= 0.75 - 20 đèn chiếu sáng sợi đốt, đèn có Pđm= 100W Để nâng cao hệ số cơng suất lên 0.9 nhà máy dùng động đồng cho chạy khơng tải với P0= 1000W Tính: - Hệ số công suất nhà máy trước dùng động bù - Tính cơng suất biểu kiến động bù Bài tập 2: Một nhà máy tiêu thụ cơng suất điện P1=700kW với cosϕ=0.7 Nhà máy có thêm tải với công suất 100kW Để kéo tải nâng cao hệ số cosϕ người ta chọn động đồng có hiệu suất là:η=0.88 Xác định công suất biểu kiến S động đồng để nâng cosϕ nhà máy đạt 0.8 Bài tập Một nhà máy tiêu thụ công suất tác dụng P1= 1400kW, công suất phản kháng Q1= 1400kVAr a Xác định hệ số công suất nhà máy b Nhà máy có thêm phụ tải có Pcơ=160kW Người ta chọn động đồng pha hiệu suất η=0.93 làm việc với công suất cosϕ=0.9 để kéo tải Xác định hệ số công suất phân xưởng Bài tập 4: ... cao hệ số cơng suất lưới ➢ Do động đồng làm việc chế độ động có vai trị tụ bụ nên gọi máy bù đồng Bản chất hệ số cơng suất • Cơng śt tác dụng P: đặc trưng cho chuyển hố lượng Sinh cơng cho q... (vd mơment quay động cơ) • Cơng śt phản kháng Q: đặc trưng cho tích phóng lượng nguồn tải, từ hố lõi thép máy biến áp, động cơ, tổn thất từ thơng tản mạng • Giữa cơng śt P cơng śt Q có liên... Hiệu suất P2 = 100% P2 +  P Trong P2 cơng śt máy  P = PCu + PFe + Pt + Pf + Pcô 4.9 Máy bù đồng Khái niệm tụ bù • Thực tế phụ tải cơng nghiệp, máy cơng cụ có tính cảm lớn nghĩa hoạt động