No Slide Title 1 MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ MÁY ĐIỆN ❑ MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ 1 Khái niệm chung 2 Cấu tạo 3 Từ trường của máy điện KĐB 4 Nguyên lý làm việc 5 Mô hình toán học của ĐC KĐB 6 Mạch điện thay t[.]
MÁY ĐIỆN MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ MÁY ĐIỆN ❑ MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Khái niệm chung Cấu tạo Từ trường máy điện KĐB Ngun lý làm việc Mơ hình tốn học ĐC KĐB Mạch điện thay ĐC KĐB Biểu đồ lượng hiệu suất ĐC KĐB Moment quay ĐC KĐB Các phương pháp mở máy ĐC KĐB 10 Điều chỉnh tốc độ động KĐB MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Từ trường máy điện KĐB ❖ Từ trường quay dây quấn pha: ▪ Xét máy KĐB đơn giản gồm có cuộn dây stator AX, BY, CZ đặt rãnh Trục dây quấn lệch khơng gian góc 120o điện ▪ Giả thiết dây quấn pha có dịng điện pha đối xứng chạy qua iA = I max sin t iB = I max sin(t − 1200 ) iC = I max sin(t − 2400 ) ▪ Từ cảm B dòng điện tạo tổng véctơ: B = BA + BB + BC MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ ❖ Từ trường quay dây quấn pha: Xét B thời điểm khác nhau: Như từ trường tổng dòng điện pha từ trường quay đôi cực Nếu thay đổi cách cấu tạo dây quấn stator ta có từ trường quay 2, 3, p đơi cực MÁY ĐIỆN KHƠNG ĐỒNG BỘ ❖ Tính chất từ trường quay: ▪ Tốc độ từ trường quay: 60 f f (vòng/giây) n1 = (vòng/phút) p p ▪ Chiều quay từ trường quay: Chiều quay từ trường phụ thuộc vào thứ tự pha dòng điện Muốn thay đổi chiều quay từ trường, ta đảo thứ tự pha với ▪ Biên độ từ trường quay: Từ trường quay sinh từ thông xuyên qua dây quấn có biên độ 3/2 từ thông cực đại pha n1 = max = p max max = m p max ▪ Tổng quát, dây quấn m pha: MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Nguyên lý làm việc: ❖ Động điện không đồng bộ: • Từ trường quay lõi théo stator, p đôi cực, quay với tốc độ: n1 = 60f/p • Từ trường quay cắt dẫn dây quấn rotor nối ngắn mạch cảm ứng sức điện động dịng điện • Từ trường dòng điện rotor kết hợp từ trường startor tạo từ trường khe hở khơng khí • Dịng điện rotor tác dụng với từ trường khe hở tạo mô-men quay, kéo rotor quay với tốc độ n MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ ▪ Độ chênh lệch tốc độ từ trường quay rotor gọi tốc độ trượt (n2): ▪ Hệ số trượt tốc độ là: s= n2 n1 − n = n1 n1 n = n1 (1 − s) = ▪ s= 60 f (1 − s) p n2 = n1 − n n1 − n n1 n = n1 (1 − s ) = 60 f (1 − s) p Chế độ làm việc MĐKĐB phụ thuộc vào quan hệ tốc độ n n1 : < s < : Chế độ động điện s1 : Chế độ hãm MÁY ĐIỆN KHƠNG ĐỒNG BỘ ❖ Máy phát điện khơng đồng bộ: ▪ Ở chế độ máy phát stator nối với lưới điện, trục rotor không nối với tải mà nối với động sơ cấp ▪ Dùng động sơ cấp kéo rotor quay chiều với n1 với tốc độ quay n lớn tốc độ từ trường n1 Lúc này, chiều dòng điện rotor I2 ngược lại với chế độ động lực điện từ đổi chiều Lực điện từ tác dụng lên rotor ngược với chiều quay, gây moment hãm cân với moment quay động sơ cấp, máy điện làm việc chế độ máy phát n −n ▪ Hệ số trượt là: s= 0 n1 MÁY ĐIỆN KHƠNG ĐỒNG BỘ Mơ hình tốn học ĐC KĐB Phương trình điện áp dây quấn stator: Dây quấn stator động KĐB tương tự dây quấn MBA, nên ta có phương trình cân điện áp stator là: U = I Z − E 1 Trong đó: 1 E1 sức điện động pha stator từ : tổng trở dây quấn stator Z1 = R1 + jX thông từ trường quay sinh ra: R1 điện trở dây quấn stator; E = 4,44.f.W k X1=2.f.L1: điện kháng tản dây quấn stator L1 điện cảm tản stator dq1 max kdq1 hệ số dây quấn pha stator max biên độ cực đại từ thơng từ trường quay MÁY ĐIỆN KHƠNG ĐỒNG BỘ Phương trình điện áp dây quấn rotor: ❖ Khi rotor đứng yên: - Giống trường hợp mở máy: n=0, f1=f2 - Đặt điện áp U1 , dòng điện I1 I2 dây quấn stato roto sinh sức từ động F1 F2: m1, m2 số pha dây quấn stator rotor; p số m w1kdq1 F1 = I1 đôi cực; w1, w2, kdq1, kdq2: số vòng dây quấn p pha hệ số dây quấn stator rotor m2 w2 kdq F2 = I2 p -Hai sức từ động tác dụng với tạo sức từ động tổng khe hở F0: F1 + F2 = F0 F1 = F0 + (− F ) 10 MÁY ĐIỆN KHƠNG ĐỒNG BỘ Phương trình điện áp dây quấn rotor: ❖ Khi rotor đứng yên (tt) Giống MBA, coi I1 gồm thành phần: ➢ Thành phần I0 tạo nên stđ F0 ➢ Thành phần (-I2) tạo nên stđ –F2’ bù lại stđ F2 F0 = m1 w1kdq1 I0 p − F2' = m2 w2 kdq1 ' I2 p I1 = I + (− I 2' ) I1 + I 2' = I 11 MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Phương trình điện áp dây quấn rotor: ❖ Khi rotor đứng yên (tt): f1=f2=f -So sánh std F2 dòng điện I2 cuả rotor I’2 dòng điện stator sinh ra, ta có: m2 w2 kdq m w1kdq1 ' I2 = I2 I m1.W1.kdq1 p p ki = I I = ki ' I ' = m2 W2 kdq -Sức điện động pha dây quấn startor là: E1 = 4,44.f.W1.kdq1.max -Sức điện động pha dây quấn rotor là: E2 = 4,44.f.W2.kdq2.max W1.kdq1 E1 -Tỉ số biến đổi điện áp: ke = -Qui đổi sang rotor sang sator : E2 = W2 kdq2 E2' = E2 = ke E1 12 MÁY ĐIỆN KHƠNG ĐỒNG BỘ Phương trình điện áp dây quấn rotor: ❖ Khi rotor đứng yên tần số dòng điện rotor: U = − E1 + I1 Z1 ' ' ' 0 = E2 − I Z ' E2 = E1 I1 + I ' = I − E = I Z m Io : dịng điện từ hóa sinh STT F0 Zm = rm +jxm; rm : điện trở từ hóa, xm: trở kháng từ hóa 13 MÁY ĐIỆN KHƠNG ĐỒNG BỘ Phương trình điện áp dây quấn rotor: ❖ Khi rotor quay với tốc độ n: ▪ Phương trình điện áp staotor: U = I Z1 − E1 ▪ Tần số dòng điện roto thay đổi theo hệ số trượt: f2=sf1 ▪ Trị số điện kháng x2s = s.x2 ▪ Sức điện động pha dây quấn rotor lúc quay tốc độ n, độ trượt s là: E2s= s.E2 E2s = 4,44.f2.W2.kdq2.max = 4,44.s.f.W2.kdq2.max; kdq2 hệ số dây quấn dây quấn rotor ▪ Phương trình cân điện áp dây quấn rotor lúc quay tốc độ n là: I2 ( R2 + jX s ) = − E s Hay : − E s − I2 ( R2 + jX s ) = ▪ Dòng điện: I2 = s.E2 R + ( s X ) 2 14 Phương trình điện áp rotor qui đổi tần số stator MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Khi rotor quay với tốc độ n: (tt) Phương trình mạch rotor: − E s − I2 ( R2 + jX s ) = − s.E − I ( R + js X ) = Từ phương trình 2 2 Chia vế cho s ta được: − E − I ( R2 + jX ) = 2 Nhân tiếp vế cho ke : s R −ke E2 − I ( ke + jX ke ) = s I R −ke E2 − ( ke ki + jX ke ki ) = ki s R '2 + jX '2 ) = s − E '2 − I '2 ( − E '2 − I '2 ( R '2 + jX '2 ) = s Trong đó: I E '2 = ke E = E1 ; I'2 = ki R'2 = ki ke R2 ; X '2 = ki ke X E '2 : sđđ pha rotor qui đổi stator I'2 : dòng điện rotor qui đổi stator X’2 : điện kháng dây quấn rotor qui đổi stator R’2 : điện trở rotor qui đổi stator 15 MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Mạch điện thay động KĐB Giống máy biến áp: − E1 = − E '2 điện áp rơi tổng trở từ hóa − E1 = − E '2 = I ( Rth + jX th ) Ta có mơ hình tốn động KĐB: U = I Z1 − E1 − E '2 − I '2 ( R '2 + jX '2 ) = s U1 = I1 ( R1 + jX ) + I ( Rth + jX th ) R '2 + jX '2 ) 0 = I ( Rth + jX th ) − I '2 ( s I1 = I + I '2 E1 = E '2 I1 = I + I '2 − E1 = I Z m 16 Sơ đồ thay gần đúng: R1 R' s X1 I1 U1 I Rth X’2 R1 - I’2 Xth U1 I0 X1 R' s X’2 - I’2 R0 X0 Chính xác Gần 17 MÁY ĐIỆN KHƠNG ĐỒNG BỘ Với: R0 = R1 + Rth X = X + X th Nếu làm phép biến đổi: R '2 R' (1 − s ) = R '2 + s s Sơ đồ thay động KĐB hình U1 vẽ, đó: Rn = R1 + R'2 ; X n = X + X '2 Rn I1 I0 R0 X0 Xn - I’2 R' (1−s s) R '2 (1 − s ) đặc trưng cho công suất động s 18 MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Biểu đồ lượng hiệu suất ĐC KĐB Biểu đồ trình lượng ĐC KĐB hình vẽ, số pha stator m1 = Pđ1 P1 Pst Pđ2 Pcf Pđt P2 Pcơ Sator Rotor 19 MÁY ĐIỆN KHƠNG ĐỒNG BỘ Cơng suất máy điện KĐB: P1: Công suất điện động tiêu thụ lưới điện: P1 = 3.U1I1cos1 U1, I1: điện áp pha dịng điện pha Pđt: Cơng suất điện từ chuyển từ stator sang rotor: R '2 R = 3.I 22 s s Pđt = P1 − Pđ − Pst Pđt = 3.I '22 Pcơ: Công suất trục Pco = 3.I '22 R'2 1− s 1− s = m2 I 22 R2 = Pđt − Pđ = (1 − s) Pđt s s P2: Cơng suất hữu ích trục động P2 = Pco − Pcf 20 20 MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Pđ = 3.I12 R1 ΔPđ1: tổn hao đồng dây quấn stator Pst = 3.I 02 Rm ΔPst: tổn hao lõi sắt stator ΔPđ2: tổn hao đồng dây quấn rotor Pđ = 3.I '22 R '2 = 3.I 22 R2 = s.Pđt ΔPcf: tổn hao ma sát ổ trục, quạt gió tổn hao phụ Như tổng tổn hao động điện bằng: Cơng suất hữu ích là: Hiệu suất động điện: P2 = P1 − P = P = P st + Pđ + Pđ + Pcf P2 P2 = P1 P2 + P 21 21