Trình bày cấu tạo nguyên lý hoạt động của động cơ không đồng bộ

Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Hưng Yên Khoa: Điện Câu 1: Trình bày cấu tạo, nguyên lý hoạt động động không đồng 1.1 Cấu tạo động không đồng 1.1.1 Phần tĩnh – Stato:  Lõi thép Stator: Được ghép 23 thép Kỹ thuật điện hình vành khăn , có xẻ rãnh bên để đặt dây quấn Stator Trường hợp máy có cơng suất lớn, kích thước lõi thép lớn lõi thép ghép từ nhiều thép hình rẻ quạt hình vẽ  Dây quấn Stator: Là dây điện từ, dây Đồng Nhôm, quấn thành Bối dây, Tổ GVHD: Th.g Trần Văn Chương SVTH: Lê Văn Duy Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Hưng Yên Khoa: Điện bối dây; Tùy theo cuộn dây quấn Stator 1fa hay 3fa mà ta có động khơng đồng 1fa 3fa 1.1.2 Phần động – Rôtor  Lõi thép: Cũng ghép thép Kỹ thuật điện, có sẻ rãnh bên ngồi để đặt dây quấn Rơto  Dây quấn: ● Động có cuộn dây Rôto nối ngắn mạch gọi động không đồng Rơto ngắn mạch hay Rơto lồng sóc có dạng lồng sóc ● Đối với loại Rơto dây quấn, cuộn dây Rơto nối hình (Y), cịn đầu nối đến vịng góp cố định trục, cách điện với trục goi Vành trượt Có Chổi than tiếp xúc với vành trượt để nối ngoài; Người ta nối nối tiếp dây quấn Rơto với điện trở phụ để mở máy điều chỉnh tốc độ Động Rơto lồng sóc dùng phổ biến nhất, lồng sóc đúc Đồng Nhơm có dạng hình vẽ 1.2 Nguyên lý làm việc động không đồng pha: 1.2.1 Cách tạo từ trường quay lõi thép Stato: Để tạo từ trường quay lõi thép Stato, cuộn dây Stato cần phải chế tạo theo quy luật nhật định, cách bố trí, đấu nối cuộn dây fa Stato cần nghiêm ngặt tuân thủ công nghệ chế tạo Dưới ta khảo sát cách tạo từ trường quay: GVHD: Th.g Trần Văn Chương SVTH: Lê Văn Duy Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Hưng Yên Khoa: Điện Cuộn dây Stato hình vẽ biểu diễn gồm có vịng dây cho fa, Ba cuộn dây fa AX, BY CZ đặt lệnh góc 120° Dịng điện cung cấp cho động dòng xoay chiều 3fa: i A, iB iC lệnh pha góc 120° Để khảo sát biến thiên từ trường sinh lõi thép Stato, ta khảo sát chiều vị trí từ trường thời điểm a, b, c d đồ thị thời gian + + Y ● C A X ● (a) ● Z + B ● ● A ● ● ● ● Y Z C B X A + ● + + C Y X ● + + (b) (c) (d) Z ● B + Chiều vị trí từ trường thời điểm tương ứng đồ thị thời gian Ta quy ước chiều dòng điện từ đầu đến cuối cuộn dây mang dấu dương (+), từ cuối đến đầu cuộn dây mang dấu âm (-) Thì chiều dịng điện GVHD: Th.g Trần Văn Chương SVTH: Lê Văn Duy Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Hưng Yên Khoa: Điện cuộn dây thời điểm a, b, c d hình vẽ Dấu (+) dịng điện vào, Dấu (.) dòng điện Tại thời điểm a, dòng điện cuộn dây AX (i A) cực đại có dấu dương, theo quy ước ta biểu diễn dòng điện vào A X hình vẽ Cũng thời điểm dịng điên iB iC có giá trị âm, có chiều từ cuối đến đầu cuộn dây BY CZ Theo quy tắc vặn nút chai ta xác định chiều đường sức từ trường thời điểm a hình vẽ Bằng cách tương tự, ta xác định chiều vị trí từ trường thời điểm b, c d hình vẽ Rõ ràng từ trường tạo lõi thép Stato có chiều trị số thay đổi liên tục theo thời gian trường hợp quay theo chiều kim đồng hồ Nhìn đồ thị thời gian ta thấy từ thời điểm (a) đến thời điểm (d) tương ứng với khoảng thời gian 1/2 Chu kì (T/2); Trong thời gian từ trường quay 180°, sau Chu kì dịng điện từ trường quay 360° (1 vòng) Từ trường trường hợp ta vừa xét gồm có cực (1đôi cực); Nếu ta tăng gấp đôi số cuộn dây pha số cực tăng lên gấp đôi, tốc độ từ trường quay lại bị giảm nửa Trong trường hợp tổng quát, tốc độ quay từ trường xác định theo công thức: n0 = 60 f p Ta lại thấy thiết lập thứ tự dòng điện pha iA, iB iC chiều từ trường quay sinh lõi thép Stato chiều GVHD: Th.g Trần Văn Chương SVTH: Lê Văn Duy Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Hưng Yên Khoa: Điện kim đồng hồ; Nếu ta thay đổi thứ tự liên tiếp dịng điện pha chiều quay Từ trường thay đổi Điều làm chiều quay động thay đổi, ta xét kỹ phần sau 1.2.2 Nguyên lý làm việc động không n N đồng bộ: Fdt • Để giải thích ngun lý làm việc động không đồng bộ, ta giả sử tạo n0 từ quay lõi thép Stato; Giả sử chiều vị trí Từ trường thời điểm ta xét Fdt S hình vẽ Hai vịng trịn phía ngồi biểu diễn Lõi thép dây quấn Stato, vịng trịn phía thể lõi thép Rơto, vòng tròn nhỏ thể dẫn Rơto lồng sóc Từ trường quay với tốc độ n0 chiều kim đồng hồ Tại thời điểm mở máy, Rôto đứng yên; Từ trường quay quét qua dẫn Rôto tạo dẫn Sức điện động cảm ứng Ta xét hai dẫn nằm vị trí đặc biệt hình vẽ Bằng quy tắc bàn tay phải, xác định chiều Sđđ cảm ứng dẫn hình vẽ Ở dẫn phía trên, Sđđ cảm ứng có chiều từ ngồi ( kí hiệu dấu ); Ở dẫn phía ngược lại, chiều Sđđ cản ứng từ vào ( kí hiệu dấu +) Các dẫn Rơto bị nối ngắn mạch hai vịng ngắn mạch hai đầu Rôto (Cấu tạo Rôto lồng sóc), Sđđ cảm ứng tạo thành dịng điện cảm ứng dẫn; Chiều dòng điện cảm ứng GVHD: Th.g Trần Văn Chương SVTH: Lê Văn Duy Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Hưng Yên Khoa: Điện chiều với Sđđ cảm ứng Các dẫn Rơto mang dịng điện lại nằm từ trường dây quấn Stato nên chịu tác dụng lực điện từ, chiều lực điện từ F xác định theo quy tắc bàn tay trái Trên hình vẽ biểu diễn chiều lực điện từ F tác dụng lên hai dẫn, ta thấy lực điện từ F tạo thành ngẫu lực, có xu hướng kéo Rôto quay theo chiều kim đồng hồ (Cùng chiều từ trường quay) Dây quấn Rôto lồng sóc gồm có nhiều dẫn, cách tương tự ta xác định chiều lực điện từ F tác động lên dẫn Tổng hợp tác dụng lực điện từ F tạo thành Mômen quay, kéo Rôto động quay theo chiều từ trường với tốc độ n < n0 Rõ ràng tốc độ quay Rôto phải nhỏ tốc độ quay từ trường; Thật n = n0 nghĩa tốc độ tương đối dẫn Rôto với từ trường 0, khơng có Sđđ cảm ứng dịng điện cảm ứng I = 0, lực điện từ F (F = 0) Rôto phải quay chậm lại Vậy nên tốc độ quay Rôto phải ln nhỏ tốc độ từ trường, động gọi động không đồng Để biểu thị mức độ giảm nhỏ n so với n người ta dùng khái niệm hệ số trượt S, theo biểu thức: S = n  n n Hoặc tính theo phần trăm: S% = n  n 100 0 n Về lý thuyết, hệ số trượt S biến thiên từ đến 1, 0% đến 100% Thực tế trị số S tải định mức động khơng đồng thơng thường giới hạn ÷ 3%; Với động khơng đồng có hệ số trượt nâng cao, S đạt đến 10% Vì tốc độ làm việc động không GVHD: Th.g Trần Văn Chương SVTH: Lê Văn Duy Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Hưng Yên Khoa: Điện đồng gần tốc độ từ trường phụ tải định mức, giả sử tốc độ từ trường 3000v/ph tốc độ Rơto khoảng 2850 ÷ 2950v/ph……… Chương Phương pháp tính tốn vẽ sơ đồ trải dây quấn Stato động không đồng pha Các kiểu quấn thông dụng 2.1 Phương pháp tính tốn: Các tham số sử dụng lập sơ đồ dây quấn :  Số rãnh lõi thép stator : Z1  Số cực : 2P  Số pha : m  Số mạch nhánh song song : a  Số vòng dây pha : W1f  Bước cực :  = Z1  Số rãnh ứng với cực pha:  Bước quấn dây : 2 y q (Thường tính theo số rãnh) Từ mục 1.2.1 ta thấy rằng: Từ trường quay lõi thép Stato hình thành phối hợp chiều dòng điện dây quấn cuộn dây (3 pha) Như vậy: Trong cuộn dây ba pha, rãnh nằn cực chia làm phần, phần thuộc pha, tạo thành nhóm cực – pha cực Vậy cực có ba nhóm cực - pha Ngược lại, cực pha có nhóm cực – pha (cịn gọi nhóm bối dây tổ bối dây) Phương pháp biểu diễn sơ đồ dây quấn đơn giản, trực quan biểu diễn Sơ đồ trải; Để thiết lập sơ đồ trải dây quấn Stato động không đồng người ta tưởng tượng cắt lõi thép dây quấn Stato theo GVHD: Th.g Trần Văn Chương SVTH: Lê Văn Duy Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Hưng Yên Khoa: Điện đường dọc theo lõi thép máy trải mặt phẳng Khi ta có hình vẽ biểu thơng số cuộn dây:  Bước quấn dây: y : Đếm theo số rãnh  Bước cực:  : Thể qua cách nối tổ bối dây  Số đôi mạch nhánh song song: a  Số rãnh cực pha: q… Trên sơ đồ trải, cạnh bối dây tương ứng rãnh biểu diễn đoạn thẳng song song, cách đều; Số lượng đoạn thẳng số rãnh lõi thép Stato Với cuộn dây quấn lớp, cạnh bối dây (cũng rãnh lõi thép Stato) biểu diễn đoạn thẳng vẽ nét liền; Với dây quấn lớp rãnh có hai cạnh hai bối dây khác nhau, cạnh nằm phía đáy rãnh ta gọi cạnh nằm lớp - biểu diễn đường nét đứt, cạnh cịn lại nằm phía gần miệng rãnh gọi cạnh nằm lớp - biểu diễn đường nét liền GVHD: Th.g Trần Văn Chương SVTH: Lê Văn Duy Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Hưng Yên Khoa: Điện Hình vẽ biểu diễn rãnh lõi thép Stato với số rãnh Z = 24 hai trường hợp dây quấn lớp hai lớp: Dây quấn lớp: 10 11 12 20 Dây quấn hai lớp: 10 20  Mỗi Bối dây sơ đồ trải tạo hai cạnh nằm hai Rãnh cách bước quấn dây y; Phần bối dây nằm rãnh gọi Cạnh tác dụng, phần lại bối dây nối liền hai cạnh tác dụng gọi phần đầu nối Dây quấn lớp hai cạnh bối dây phần đầu nối biểu diễn nét liền; Với cuộn dây quấn hai lớp cạnh tác dụng phần đầu nối nằn lớp biểu diễn nét liền, cạnh tác dụng thứ hai bối dây nằm lớp rãnh khác nên che khuất ta biểu diễn đường nét đứt Phần đầu nối bị bối dây khác che khuất biểu diễn nét đứt Bối dây Tổ bối dây Dây quấn lớp GVHD: Th.g Trần Văn Chương Bối dây Tổ bối dây Dây quấn hai lớp SVTH: Lê Văn Duy Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Hưng Yên Khoa: Điện  Tổ bối dây tạo nhiều bối dây đấu nối tiếp nằm Nhóm cực - pha, Bối dây Tổ bối dây đấu nối tiếp q trình quấn Bối dây Hình vẽ biểu diễn Bối dây, Tổ bối dây hai trường hợp dây quấn lớp hai lớp, với số bối dây tổ bối dây q =  Tổ bối dây trường hợp tạo bối dây có kích thước giống ta gọi Tổ bối dây kiểu đồng khuôn Nếu bối dây tổ bối dây có kích thước khác nhau, bối dây nhỏ nằm lịng bối dây lớn, ta có Tổ bối dây kiểu đồng tâm  Việc đấu nối tiếp Tổ bối dây pha định số cực động cơ, định tốc độ quay động Các bối dây đấu nối hai cách là: Nối tiếp tên Nối tiếp khác tên GVHD: Th.g Trần Văn Chương SVTH: Lê Văn Duy 10