Bài giảng kỹ thuật điện chương 7 nguyễn bích liên

5/4/2015 CHNG VII: máy điện không đồng 7.1 Khỏi niệm chung 7.2 Cấu tạo 7.3 Tõ trường quay ĐCKĐB pha 7.4 Nguyên lý làm việc 7.5 Mô hình tốn học ĐCKĐB 7.6 Quy đổi sơ đồ thay 7.7 Q trình lượng 7.8 Mơmen quay đặc tính 7.9 Các phương pháp mở máy ĐCKĐB pha 7.10 Các phương pháp điều chỉnh tốc độ 7.11 Động KĐB pha 7.1 Khái niệm chung Định nghĩa • • Máy điện xoay chiều Tốc độ quay rôto n khác tốc độ từ trường n1 Các đại lượng định mức P®m U®m W, kW I®m A, kA V, kV Y/-380/220 V Chú ý: Pđiện Pcơ Pđm Um , Im: i lng dõy n®m vg/ph M®m Nm , cos 5/4/2015 7.2 Cấu tạo Stato a Lõi thép: Mạch từ, chế tạo từ thép KTĐ 5/4/2015 b Dây quấn: Mạch điện, chế tạo từ dây dẫn đồng nhôm SƠ ĐỒ KHAI TRIỂN DÂY QUẤN CỦA ĐC KĐB PHA Z = 36, 2p = 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 1 2 a b c x y z = 36 p = a = q = y = 5/4/2015 Rơto a Lõi thép b Dây quấn: có loại * Rơto lồng sóc Dây quấn pha nối Y * Rôto dây quấn Thanh dn ng hoc nhụm vành trượt đồng Vành ngắn mạch Chổi than Đặc điểm: Rf Đặc điểm:  = (0,25 1) mm - Kết cấu đơn giản - Cấu tạo phức tạp, giá thành cao - Khơng thay đổi R2 - Có thể thay đổi R2 Squirrel-cage rotor 5/4/2015 Wound-rotor Motor 7.3 Từ trường quay ĐCKĐB pha Định nghĩa: Từ trường hệ thống dòng pha dõy qun stato to Cách tạo từ trng quay AX : BY : CZ : iA = Imsint iB = Imsin(t-120o) iC = Imsin(t+120o) đầu X,Y,Z : đầu cuối Z  B X A  iB iA A,B,C : đầu  Y iC C 0.5 -0.5 -1 5/4/2015 A,B,C : đầu đầu X,Y,Z : đầu cuối * T¹i t1 = 90o : iA = Im > qui ước iA ch¹y tõ A () => X () iC  X A   Y  B  m  C  m B Z Im < iB ch¹y tõ Y () => B () I   m < iC ch¹y tõ Z () => C () iB   C  tổng  A m   tổng  m Tõ trường tỉng tổng trïng víi trơc dây quấn pha A * Tại t2 = 90o + 120o  tổng iC    B Z  I i A   m < iA ch¹y tõ X () => A () iB = Im > iB ch¹y tõ B () => Y ()  X A C Y Im < iC ch¹y tõ Z () => C ()  tổng trïng với trục dây quấn pha B * Tại t3 = 90o + 240o  tổng trïng víi trơc d©y qn pha C * T¹i t4 = 90o + 360o  tổng trïng víi trơc d©y qn pha A  tổng B Z  X A   Y C  tổng 5/4/2015 Nhận xét : Khi cho i3pha vào dq pha Từ trường quay * Đặc điểm từ trường quay :  - Tốc độ: Khi iS biến thiên chu kỳ T tổng quay được: + số đơi cực p = 1: vịng + p đơi cực: 1/p vòng  f1 vòng p 60f1 vòng quay n1  + giây: tổng quay  + Trong phút : tổng p - Chiều quay từ trường: phụ thuộc thứ tự pha dây quấn stato  Nếu đổi thứ tự pha dây quấn cho  Từ trường quay ngược lại A B C  Phương pháp đổi chiều quay ĐCKĐB pha n1 B A C - Tõ trng dây quấn pha từ trng quay tròn có biên độ không đổi : m3p mp Z B A X Y C  tổng  B  m  C  m  A m  tổng  m 5/4/2015 7.4 Nguyên lý làm việc: e2 => i2 - Đặt U~3p vào d/q pha stato => có từ trường quay n1  60f1 p => e2 => i2 - Tác dụng tng i2  Mđt  => M => kéo r«to quay chiều n1 với n < n1 Đặt n1 n s n1 n1  tổng => hÖ sè trượt sđm = 0,02  0,06 7.5 Các phương trình (mơ hình tốn học ĐCKĐB) So sánh ĐCKĐB pha MBA pha 5/4/2015 MBA pha ĐCKĐB pha Trục d/q lệch 120o Trục d/q song song Từ trường quay Từ trường đập mạch D/q TC cố định so với SC D/q TC chuyển động tương đối so với SC với n  n1 f2  f1 f2 = f1 = f E1 = 4,44f1 W1 m kdq= D/q tập trung D/q rải E1 = 4,44f1 W1 kdq1  kdq< đầu d/q TC nối với tải điện U2  đầu d/q rôto nối ngắn mạch U2 = Từ trường khép kín lõi thép Io nhỏ Từ trường khép kín lần qua khe hở  Io lớn Phương trình cân điện: (Viết cho pha; đại lượng pha) a PhÝa Stato: R1 U1 X1 I1 E1 Tương tự dq sơ cấp MBA:     U   E  jX I1  R I1 E1 = 4,44f1 w1 kdq1  b PhÝa Roto: kdq1 < : hệ số quấn rải dq stator Khi rotor quay víi tèc ®é n < n1 s.®.® e2 i2 có tần số f2 pn 60 f2  víi n2 = n1 - n p(n1  n) pn (n  n)  1  sf1 60 60 n1 n n2 n1 f2 = sf1 5/4/2015 E2s = 4,44f2 w2 kdq2  s.®.® e2 cã : = s.4,44f1 w2 kdq2  E2s = sE2 E2 : R2 s.đ.đ roto đứng yên E2 = 4,44f1 w2 kdq2  E2S X2S f2 I2 PTCB ĐA dq R:      E 2S  jX 2S I  R I Trong ®ã : X2S = 2L2 = 2 f2 L2 = s 2 f1 L2 X2S = sX2 Hệ số bin i s..: X2 X2 : điện kháng tản roto đứng yên ke E1 w1k dq1 E w k dq X2S : điện kháng t¶n roto quay Phương trình cân từ:     Fo  m1w1k dq1 Io - Khi không tải  s.t.đ : - Khi roto kéo tải   s.t.đ :   F1  F2  m1w1k dq1 I1  m w k dq I R1 m1, m2 : sè pha dq cđa S vµ R Khi bỏ qua U1 I1 X1 E1 U1 U1 E1 = 4,44f1 W1 kdq1  const =>  = const     I2  Io m1w1k dq1 m w k dq  m1w1k dq1 I1  m w k dq I  m1w1k dq1 I o I1    F1  F2  Fo  I1   I2   Io ki Với hệ số biến đổi dòng: ki  m1w1k dq1 m w k dq 10 5/4/2015 7.6 Quy đổi sơ đồ thay - Mục đích: Có sơ đồ mạch điện chung R S (giống MBA)  việc nghiên cứu dễ dàng - Điều kiện: Năng lượng trước sau quy đổi không thay đổi   E 2S  jX 2S I  R I (rơto quay: E2S, X2S) Tõ PTCB§A phÝa R: Chia vế cho s: (rôto ko quay: E2, R   E  I2   jX  X2)  tần số R,S  s  nhau: f1 Nhân vế cho ke.ki/ki: I  R   ke E   ke ki  jX ke ki  ki  s  E '2  k e E  E1 Đặt: I 2'   R'    E2'  I2'   jX 2'   s  I2 ki R2'  ke ki R2 X 2'  ke ki X  Sơ đồ thay pha ĐC KĐB: Với: R1 Rth >> R1, R’2 R2’ X1 I1 U1 Io I1 X2’ I2’ Rth R2 Xth Xth >> X1, X’2 Xth >> Rth R2' 1 s  R2' R2' s s R1 R2 X1 SĐTT gần ®óng: ' 1 s s ’ X2’ I2 Io U1 R1 X1 Rth R2 ' 1 s s Xth Khi đó: U1 I2  ' ' (R1  R2 ' )  (X1  X ) s 11 5/4/2015 R2’ R1 7.7 Q trình lượng C«ng suất nhận từ li P1 Tổn hao đồng Stato P®1 =3 R1I12 Io I1 P®1 Pst P1 I2 ’ Pđ2 Pđt ' Pcơ Tổn hao sắt từ Pst =3 RthIo2 Pđ1 + Pst = P1 =>Tổn hao stato Công suất điện từ Pđt = P1 - P1  R2 1s s ' R '2 I2 s Pđ2 = sPđt Tổn hao đồng Rôto: Pđ2 =3 R2I22  3R , I ,2 2 ' s '2 Công suất Pcơ 3R I2 s Công suất hữu ích đầu trục: P2 = Pc¬ - Pc¬+fơ HiƯu st   P2 P1  0,7 0,9 7.8 Mơmen quay đặc tính Mơ men quay (điện từ): Trong : P®t 1 ' P®t  R '2 I2 s U1 I2  ' ' (R1  1  Ta có : M R2 ' )  (X1  X ) s luoi 2f1  p p ' 3pU R /s M ' R2 ' 2f1[(R1  )  (X1  X ) ] s 12 5/4/2015  Đặc tính M = f(s): + Khi s = M=0 + Khi s =  Mm  dM  0 ds  sk  M max  ' 3pU R ' '  f [(R  R )  (X  X ) ] R 2'  R12  (X1  X ' ) 3pU  f [R  (R  (X  X ) ] ' M max  R 2' V× R1 M®/c * Vïng BC : Khi M C k1 1000 AB : vïng ổn định - on lm vic BC : vùng không ổn định Khi M C n 1500 => n => M/c để M cân MC k2 có Mđ/c = Mc => n > Mđ/c => M/c < MC  n sÏ gi¶m vỊ 7.9 Các phương pháp mở máy ĐC KĐB pha Yêu cầu mở máy: R1 Dòng mở máy : Im  U1 U1 X1 R2’ X2’ Im (R1  R )  (X1  X ) ' ' Vì R X nhỏ Nếu U1 = U1đm  Im lớn  Gây tác hại lớn: = (5 7) I®m - Sụt áp lưới điện, ảnh hưởng tới phụ tải khác - Phát nóng động cơ, giảm tuổi thọ, t mở máy lâu ĐC cháy Yêu cầu:  Giảm Im  Tăng Mm: Mm > Mtai; giảm t mở máy  Thiết bị mở máy đơn giản, hiệu 14 5/4/2015 C¸c PP mở máy đ/c roto lồng sóc : a Mở m¸y trùc tiÕp - Im lín CD - ChØ dïng cho đ/c P nhỏ b Mở máy giảm U *) Dïng cn kh¸ng Do có UCK  Im Mm  Uđc giảm k lần CD1 k lần k2 lần CD1 CD2 *) Dùng BA tự ngẫu I1 = Iml U1 = Ul CD1 I2 = Imđc (*) CK  UCK CD2 Iml CD2 U1 Im®c U2 = Uđc U2 U1 I2   kBA (**) U2 I1 I U => Im®c  m U2  l k BA k BA Trong MBA : =>  Từ (*) (**) => Iml = I1 I  k BA Khi Uđc giảm k lần: I  m®c k BA I  m2 k BA Im Mm k2 lần k2 lần 15 5/4/2015 *) Dùng chuyển đổi -Y Khi ĐC làm việc: dq S đấu  Khi ĐC mở máy: dq S đấu Y CD1  Ứng dụng bị hạn chế I m  3I mp  I mY  If  A Uf U  d Z ®c Z ®c Uf Z ®c  X B Y C Z Y Ud Z ®c  CD2 I mY  I m U1 giảm lần:  Im lần Mm lần Đ/c roto dây quấn: Ngồi PP giống ĐC roto lồng sóc CD PP mở máy có Rf nối tiếp mạch roto I mf  U1 (R1  R  R f )  (X1  X ) ' ' ' Theo đặc tính có Rf nối tiếp mạch roto Rf Nhận xét : Mmax  Là PP Mm Im  Ưu điểm ĐC dq sk sk ’ 16 5/4/2015 7.10 Các phương pháp điều chỉnh tốc độ Mục tiêu : Điều chỉnh trơn, phạm vi điều chỉnh rộng n = ( 1-s)n1  n  (1  s) 60f1 p Điều chỉnh tốc độ thay đổi p: - Khi p thay đổi n thay đổi p =1 => n1 = 3000 vg/ph p =2 => n1 = 1500 vg/ph p =3 => n1 = 1000 vg/ph Điều chỉnh nhảy cấp - Để thay đổi p  a Thay đổi cách nối dq stato: 3 2 5 8 7 Đặc tính thay đổi p, công suất Pc¬ khơng đổi n p=1 3000 2500 2000 p=2 1500 1000 500 M 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Phng pháp dùng cho ®ck®b lång sãc 17 5/4/2015 n  (1  s) Điều chỉnh tốc độ thay tần số 60f1 p - Khi thay đổi f1 mong muốn giữ Mmax = const Vì : U12 Mmax f12 MC n1 1500 f1 1450  thay đổi f1 phải kết n1’ hợp với điều chỉnh (gi¶m) 1350 1300 U1 n ’’ f1’ f1 < fcb = 50 Hz f1’’ 1400 1250 1200 Đặc điểm • Điều chỉnh trơn, phạm vi điều chỉnh rộng • Phải có biến tần 50 Hz = f1> f1’ > f1’’ 1150 1100 1050 1000 10 15 20 25 30 35 Điều chỉnh tốc độ thay đổi hệ số trượt s a Giảm điện áp U1 n  (1  s) 60f1 p Khi giảm U1 : 90 ' R2 sk  ' X1  X 80 = const Uđm 60 M = f(s) giảm M  U12 NÕu Mc = const 70 phạm vi hẹp 50 40 MC tải quạt gió MC 30 U1< Um 20 10 s1 s2 sk 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 0,12 0,2 18 5/4/2015 R2  Rf ' X1  X ' sk  Khi có Rf 60f1 p n  (1  s) b Rf nối tiếp mạch rôto ' M max  3pU 2  [R  X  X ' ] Mmax = const Đặc điểm : • Điều chỉnh trơn, phạm vi điều chỉnh tương đối rộng MC • Dịng rơto lớn => P tăng s1 s2 Giảm η 7.11: Động KĐB pha a- Cấu tạo: dây quấn stato dây quấn pha  b- Nguyên lý làm việc U~1pha => TT đập mạch  => A & B 1A  1B  1  mA  mB  m A i2A B sB  i2B e2A f2A = sA f1 s A  A & i 2A e2B cã f2B = sB f1 n B  n1 n1  n s n1 MA = f(sA) sB  n1  n n1 n  (1  s A )n = – sA = - s n1 n1 A   B  A 1 1  B  A   19 5/4/2015 B & i 2B MB s= sA sB M = MA + MB 1 M 100 Nhận xét: MA 80 60 Tại s = => M = 40 M 20  Động pha khơng có mơ men mở máy s -20 -40 -60 MB -80 -100 0.2 0.4 0.6 0.8 1.2 1.4 1.6 1.8 c Phng pháp mở máy * Dây quấn phô Zlf = R 