Đề Cương Máy Điện Siêu Chi Tiết Full.docx

Sơ đồ tương đương của biến áp một pha ở chế độ không tải thay cho một máy biến áp thực, mà sao cho các thông số của mạch điện này đảm bảo được quá trình năng lượng xảy ra như trong máy b

Chương 1

Câu 1: Trình bày cấu tạo, hình dạng lõi thép máy biến áp và vẽ sơ đồ kết cấu mạch từ của máy biến áp một pha.

Cấu tạo của lõi thép:

- Chức năng của lõi thép: là mạch từ của máy biến áp, nhiệm vụ của lõi thép là dẫn từ thông và là nơi làm khung để đặt cuộn dây

- Lõi thép được ghép từ các lá thép kỹ thuật điện định hình dạng chữ I, U, L, E có độ dầy từ (0,35 đến 0,5) mm, hai bề mặt được sơncách điện

Hình dáng của tiết diện lõi thép:

Lưu ý:

- Các lá thép được ghép lại với nhau và được ép chặt bằng các xà thông qua các đinh ốc và xiết chặt để giảm tiếng ồn khi máy côngtác

- Các lá thép được ghép với nhau sao cho khe khí nơi tiếp xúc là nhỏ nhất

-Lõi thép máy biến áp được đặt tên gồm có: Trụ từ (T) và Gông từ (G) được mô tả như sau:

+ Trụ từ là phần lõi thép dùng để đặt khung để quấn cuộn dây và

là nơi sinh ra sức từ động: F = w.i và nếu mạch từ kín mạch thì sức từ động F sinh ra từ thông chạy trong mạch từ

+ Gông từ là phần lõi thép dùng để khép kín từ thông của mạch

từ

Câu 2: Trình bày cấu tạo, hình dạng dây quấn máy biến áp và kết cấu dây quấn của máy biến áp một pha.

Cấu tạo dây quấn máy biến áp

- Chức năng của dây quấn máy biến áp là mạch điện với nhiệm vụ

là nhận năng lượng điện từ lưới điện vào và là nơi sinh ra nguồn điện cung cấp cho phụ tải

- Dây quấn được chế tạo chủ yếu bằng kim loại đồng hoặc nhôm

có tiết diện tròn hoặc chữ nhật, được bọc cách điện bằng sơn đặc biệt Êmay hoặc bằng sợi cách điện

tròn, còn dây quấn có tiết diện lớn thì chế tạo với tiết diện chữ nhật

- Kiểu quấn dây của máy biến áp là dây quấn kiểu tập trung nghĩa là hai cuộn dây lồng vào nhau dạng hình trụ hoặc đặt xen kẽ

* Tên gọi dây quấn máy biến áp:

- Dây quấn sơ cấp là dây quấn nhận năng lượng điện xoay chiều cần biến đổi điện áp của nguồn điện Ký hiệu các đại lượng sơ cấplà: U1, I1,W1

- Dây quấn thứ cấp là dây quấn đưa năng lượng điện đã được biếnđổi điện áp ra đến các nơi tiêu thụ Ký hiệu các đại lượng thứ cấp là: U2, I2, W2…

Theo giá trị về điện áp trên cuộn dây thường gọi: cuộn dây cao áp

và cuộn dây thấp áp

Lưu ý: Cuộn cao áp có thể là cuộn sơ cấp hoặc thứ cấp; cuộn thấp

áp cũng có thể là cuộn sơ cấp hoặc thứ cấp

Các cuộn dây đồng tâm (lồng vào nhau) hoặc các cuộn dây chia thành nhiều phần nhỏ và đặt xen kẽ

Theo quan điểm về cách điện thì cuộn dây cao áp đặt ngoài, cuộn dây thấp áp đặt trong để dễ dàng cho việc cách điện với lõi

Nếu theo quan điểm về phát nhiệt thì cuộn có dòng điện lớn đặt ngoài, cuộn dây có dòng điện bé đặt trong (biến áp hàn)

 Yêu cầu đối với cuộn dây biến áp:

ngắn mạch xảy ra, chống được va chạm);

do phóng điện

Câu 3: Vẽ sơ đồ kết cấu nguyên lý máy biến áp một pha và phân tích nguyên

lý làm việc của máy.

Nguyên lý làm việc của máy biến áp một pha

Trong đó:

- Lõi thép

Khi xét nguyên lý làm việc của máy biến áp một pha dựa vào hai chế độ cơ bản.

chiều định mức, còn phía thứ cấp hở mạch

định mức, còn phía thứ cấp được nối với phụ tải sao cho

dòng điện ở cả hai phía không lớn hơn giá trị định mức

a Khi máy biến áp làm việc không tải(hở mạch thứ cấp)

áp xoay chiều một pha u1 có tần số là f1, thì sẽ sinh ra dòng điện i1

chạy trong cuộn sơ cấp tạo ra sức từ động: F1 = F0 = w1.i1 và nó sinh ra trong lõi thép từ thông sơ cấp Φ= Φ1 = Φ0, từ thông được gọi là từ thông không tải được mô tả như hình vẽ sau:

vòng với cả hai cuộn w1 và w2 và từ thông móc vòng với cuộn sơ cấp w1 là y1 và thứ cấp w2 là y2 thì: y1 = w1.Φ1; y2 = w2.Φ1

- Ngoài ra sức từ động không tải F0 còn sinh ra từ thông chỉ

dầu) được gọi là từ thông tản sơ cấp Φt1

- Giả sử điện áp u1 đặt vào cuộn sơ cấp w1 là hình sin và từ thông trong lõi thép cũng biến thiên theo hàm sin là: Φ = Φ1 =

Φm.sinωtt

Trong đó: Φm là biên độ của từ thông; ωt = 2πff1 là tần số góc

- Khi từ thông trong lõi thép biến thiên thì theo định luật cảmứng điện từ, trong các cuộn dây sơ cấp và thứ cấp xuất hiện các sức điện động (sđđ) cảm ứng được tính như sau:

+ Suất điện động ở cuộn sơ cấp:

= -

+ Suất điện động ở cuộn thứ cấp:

= -

Trong đó giá trị hiệu dụng của chúng là:

b Khi máy biến áp làm việc có tải(nối với tải ở thứ cấp – dòng thứ cấp khác không)

w2 sẽ có dòng i2 chạy từ cuộn thứ cấp đến tải Như vậy năng

* Phân tích quá trình điện từ:

cuộn w1 và w2 và ngược chiều với Φ1

- Khi có tải thì từ thông trong lõi thép máy biến áp bây giờ là Φ

từ thông thứ cấp Φ2

cũng sẽ sinh ra một từ thông chỉ móc vòng qua cuộn thứ cấp

và khép kín qua không khí hoặc dầu được gọi là từ thông tảnthứ cấp: Φt2

Lưu ý: Các công thức suất điện động sơ cấp và thứ cấp khi máy biến áp có tải thì từ trường Φ 1 được thay bằng Φ và y 1 được thay bằng y

Câu 5: Vẽ sơ đồ tương đương, viết các phương trình cơ bản và nêu các bước

và vẽ đồ thị véc tơ của máy biến áp một pha ở chế độ không tải.

Sơ đồ tương đương của biến áp một pha ở chế độ không tải

thay cho một máy biến áp thực, mà sao cho các thông số của mạch điện này đảm bảo được quá trình năng lượng xảy

ra như trong máy biến áp thực

như sau:

Trong đó:

- điện kháng mạch từ hóa đặc trưng cho sự tạo thành từ thông chính

- điện kháng liên quan đến từ thông tản

- điện trở thuần của cuộn dây sơ cấp

- điện trở đặc trưng cho tổn hao thép

hưởng khi lõi thép bão hoà

Phương trình cơ bản của biến áp một pha ở chế độ không tải

Từ sơ đồ tương đương theo định luật Kiếc Khốp 1 và 2 thiết lập các phương trình cơ bản là:

Trong đó:

được chia thành hai thành phần:

là dòng điện từ hóa lõi thép để sinh ra từ thông chính

là dòng điện đặc trưng cho tổn thất trong lõi thép

Đồ thị véc tơ của biến áp một pha ở chế độ không tải:

Dựa vào sơ đồ tương đương và các phương trình cơ bản của máybiến áp ở chế độ không tải và quy ước chiều các đại lượng trên

sơ đồ tương đương có thể dựng được đồ thị véc tơ như sau:

Các bước:

Lấy vecto từ thông chính làm chuẩn thì dòng điện Iµ trùng pha với nó, còn dòng điện Ife vuông pha với nó Tổng hợp lại chúng tađược đường Io tạo với vecto từ

90o Dựa vào pt cân bằng điện áp, vẽ vecto –E1 lệch pha 180o so

vecto Io Tiếp theo vẽ vecto j.Io.X1 vuông góc với vecto Io, nối gốc tọa độ với vecto này ta được vecto U1 Nó tạo với dòng điện Io 1 góc φo.o

Chú ý:

Thông thường sụt áp trên nội trở cuộn sơ cấp biến áp khi không tải chiếm khoảng 3% đến 5% điện áp định mức nên có thể bỏ qua,đồng thời dòng tổn hao lõi thép cũng có thể bỏ qua, do vậy sơ đồ tương đương và đồ thị véc tơ đơn giản như sau:

Câu 6: Vẽ sơ đồ tương đương, viết các phương trình cơ bản

và vẽ đồ thị véc tơ của máy biến áp một pha ở chế độ có tải.

Sơ đồ tương đương:

* Các đại lượng quy đổi từ thứ cấp về sơ cấp được tính như sau:

- Số vòng dây thứ cấp quy đổi về sơ cấp:

- Suất điện động thứ cấp quy đổi về sơ cấp:

- Dòng thứ cấp quy đổi về sơ cấp:

- Điện trở cuộn thứ cấp quy đổi về sơ cấp:

- Điện kháng cuộn thứ cấp quy đổi về sơ cấp:

- Tổng trở phụ tải từ thứ cấp quy đổi về sơ cấp:

Các phương trình cơ bản:

Dựa theo sơ đồ tương đương đầy đủ và theo định luật Kiếc khốp

1 và 2 ta có hệ phương trình đặc trưng cho máy biến áp một pha:

+

Đồ thị véc tơ của biến áp một pha khi có tải:

Các bước xây dựng đồ thị véc tơ: Gồm ba bước.

Bước 2:

Vẽ đồ thị vector mạch thứ cấp.Dựa vào thông số cuộn tải vàthông số Máy Biến Áp chúng taxác định được giá trị dòng I2’ và

nó lệch pha so với vector E2’ 1góc ψ2 Từ đầu mút của vectorE2’ vẽ vector j.X2’.I2’ vuông gócvới vector I2’ Tiếp tục vẽ vectorI2’.R2 song song với I2’ nối gốctọa độ với cuối vector này chúng

ta được U2’ tạo với vecto I2’1 gócφo.2

Bước 3:

Vẽ đồ thị vector mạch sơ cấp.Đầu tiên ta vẽ vector I1 bằngcách tịnh tiến vector I2’ đến đầumút của vector I0 và nối với gốctọa độ với đầu cuối vector I2’ Tađược dòng điện I1 Từ phương trình cân bằng điện áp mạch sơ cấp

vẽ vector -E1 mạch đảo pha 180 độ so với nó Từ mút vector vẽvector I1.R1 song song với vector I1 Tiếp theo vẽ vector j.I1.X1vuông góc với vector I1 Nối gốc tọa độ với mút vector này Chúng

ta được vector U1, U1 tạo với vevtor I1 1 góc φo.1

do vậy có thể bỏ qua nhánh từ hóa

+ Sơ đồ tương đương

+ Có thể dùng sơ đồ tương đương đơn giản và đồ thị véc tơ như sau

Lưu ý: Biến áp lý tưởng là biến áp không có tổn hao công suất tác dụng và phản tác dụng, nghĩa là lõi thép biến áp chế tạo bằng vậtliệu lý tưởng có độ thẩm từ bằng vô cùng

Câu 8: Vẽ sơ đồ tương đương, viết các phương trình cơ bản và vẽ đồ thị véc tơ của máy biến áp một pha ở chế độ ngắn mạch thí nghiệm.

- Với điện áp thứ cấp bằng không ta có phương trình cân bằng điện áp như sau:

điện áp như sau:

Đồ thị véc tơ của máy biến áp một pha ở chế độ ngắn mạch

Câu 11:Vẽ sơ đồ nguyên lý, nêu các đặc điểm về máy biến áp đo điện áp và nêu một số chú ý khi sử dụng.

Khái niệm: Máy biến áp đo lường là biến áp hạ áp được dùng để

hạ điện áp cao xuống điện áp thấp dùng cho đo lường và điều khiển

Công suất máy biến áp đo lường thường từ (25 ÷ 100)VA

- Các thiết bị nối vào phía thứ cấp

có tổng trở rất lớn so với điện áp thứcấp, do đó có thể xem máy biến áp đolường làm việc ở chế độ không tải

Đặc điểm máy biến áp đo lường:

- Hệ số biến áp K >> 1(máy hạ áp)

- Máy làm việc ở chế độ không tải

- Điện áp đầu ra U2 được chuẩn hóa U20 = (0 ÷100)V

+ Sai số điện áp DU, nếu coi I2 »» 0 thì:

K: là hệ số biến áp; KU20: là giá trị điện áp trên mặt đồng hồ; U1: điện áp thực cần đo.

Hệ số biến áp:

Chú ý:

- Khi sử dụng máy biến áp đo lường không được để xảy ra ngắn mạch thứ cấp, do vậy thường dùng cầu chì để bảo vệ cả phía sơ cấp và thứ cấp

- Nối tiếp mát với vỏ máy, có thể cả một đầu phía thứ cấp để đảm bảo an toàn cho người vận hành

Câu 12: Vẽ sơ đồ nguyên lý, nêu các đặc điểm về máy biến dòng đo lường và nêu một số chú ý khi sử dụng.

Khái niệm: Máy biến dòng đo lường dùng để hạ dòng điện cao

xuống dòng điện thấp để sử dụng cho đo lường và điều khiển Công suất máy biến dòng đo lường thường từ (15 ÷ 100)VA

- Các thiết bị nối vào phía thứ cấp có tổng trở rất nhỏ so với điện

áp thứ cấp, do đó có thể xem máy biến dòng đo lường làm việc ởchế độ ngắn mạch

+ Đặc điểm máy biến dòng đo lường:

- Hệ số biến áp K << 1(máy tăng áp)

- Máy làm việc ở chế độ ngắn mạch

- Dòng điện đầu ra I2 được chuẩn hóa I2 = (0 ÷ 5)A

Chú ý:

- Máy biến dòng làm việc lâu dài, liên tục ở chế độ ngắn mạch

do đó không được để hở mạch thứ cấp của biến dòng và có thể làm cháy biến dòng

Ví dụ: Khi tháo đồng hồ ampe ra để thay thế hoặc sửa chữa, cần phải ngắn mạch thứ cấp qua khóa K

dòng

có một đầu được nối mát để antoàn cho người vận hành

Ký hiệu của biến dòng trên sơ đồ mạch điện:

Chương 2

Câu 14: Trình bày sự hình thành từ trường quay trong máy điện không đồng

bộ ba pha.

Sự hình thành từ trường quay trong máy điện không đồng bộ.

- Dùng máy điện không đồng bộ bapha đơn giản, mà stato gồm có sáurãnh và trong đó đặt cuộn dây bapha đối xứng ký hiệu là AX, BY, CZ;trục của các pha lệch nhau 120o

như hình vẽ bên

- Khi cung cấp hệ thống điện áp bapha hình sin đối xứng vào ba phacuộn dây stato máy điện không đồng bộ ba pha, thì trong ba cuộndây các pha ở stato xuất hiện hệ thống dòng điện ba pha đối xứng

có các biểu thức sau:

iA (t) = Imsin(ωtt) (A);

iB (t) = Imsin(ωtt - 1200) (A);

iC (t) = Imsin(ωtt - 2400) (A)

- Đồthị

Từ trường tổng hợp là tổng từ trường của các pha là:

+

Xét cho từng thời điểm:

- Theo đồ thị: i = f(t) ta thấy iA = Im và

có giá trị dương; iB = iC = Im/2 và có giátrị âm Theo quy ước trên, chiều dòngđiện pha A (iA ) là dương sẽ đi từ đầuđầu A đến đầu cuối X, còn dòng điệnpha B, C (iB và iC ) là âm nó sẽ đi từ các

đầu cuối Y và Z đến các đầu đầu B và C Dùng quy tắc vặn nútchai để tìm ra chiều đường sức từ trường, kết quả trục của từtrường tổng stato trùng với trục của cuộn dây pha AX như trênhình sau:

+ Tại thời điểm thứ hai:

theo đồ thị i = f(t) ta thấy iB = Im và

có giá trị dương; iA = iC = Im/2 và cógiá trị âm Theo quy ước trên, chiềudòng điện pha B (iB ) là dương nêndòng điện đi từ đầu đầu B đến đầucuối Y của cuộn dây pha B, còn dòngđiện pha A và C (iA và iC ) là âm nên

đi từ đầu cuối X, Z đến đầu đầu A, Ccủa cuộn dây pha A và C Dùng quytắc vặn nút chai để tìm ra chiềuđường sức từ trường, kết quả trụccủa từ trường tổng stato trùng vớitrục của cuộn dây pha BY, nếu so sánh với thời điểm đầu thì từ

được mô tả như hình sau:

+ Tại thời điểm thứ ba:

theo đồ thị i = f(t) ta thấy ic = Im và

có giá trị dương; iA = iB = Im/2 và có

giá trị âm Theo quy ước trên, chiều dòng điện phac (iC ) là dươngnên dòng điện đi từ đầu đầu C đến đầu cuối Z của cuộn dây pha

CZ, còn dòng điện pha A và B (iA và iB) là âm nên đi từ đầu cuối X,

Y đến đầu đầu A, B của cuộn dây pha A và C Dùng quy tắc vặnnút chai để tìm ra chiều đường sức từ trường, kết quả trục của từtrường tổng stato trùng với trục của cuộn dây pha CZ, nếu sosánh với thời điểm thứ hai thì từ trường đã quay đi một góc là: theo chiều kim đồng hồ, còn so với thời điểm thứ nhất thì từ

được mô tả như hình bên

tương tự như trên có trục của từ trường tổng sẽ quay về trùng với trục của từ trường tổng tại thời điểm ban đầu

Kết luận: Như vậy từ trường tổng hợp hay sức từ động tổng hợp

do hệ thống dòng điện ba pha sinh ra trong lòng lõi thép stato củamáy điện không đồng bộ ba pha là một từ trường quay

Câu 15: Phân tích nguyên lý làm việc của máy điện không đồng bộ ba pha ở chế độ động cơ.

Nguyên lý làm việc ở chế độ động cơ không đồng bộ

- Khi đặt điện áp ba pha đối xứng dạng hình sin vào cuộn dây bapha ở stato của động cơ không đồng bộ, thì trong các cuộn dây xuất hiện hệ thống dòng điện ba pha đối xứng và sẽ tạo ra trong lòng stato một từ trường quay tròn đều với tốc độ không đổi là: 60

- Từ trường quay này sẽ quét lên các thanh dẫn rôto(dây quấn), theo định luật cảm ứng điện từ, trên dây quấn rôto xuất hiện hệ

bằng quy tắc bàn tay phải, nếu rôto kín mạch (hay rôto lồng sóc)

từ trường quay rôto tương tác với từ trường quay stato tạo thành

từ trường quay tổng ở khe khí gọi là từ trường khe khí:

chạy trong dây dẫn rôto tạo ra lực điện từ Fđt có chiều xác định

rôto quay theo chiều từ trường quay với tốc độ là n tăng dần lên

và sẽ làm việc xác lập và mô tả như hình vẽ sau:

Nếu giả thiết tốc độ quay của roto bằng tốc độ từ trường

giữa từ trường quay stato và thanh dây dẫn rôto, do đó sức điện

quay theo quán tính với tốc độ nhỏ hơn tốc độ từ trường quay (n

< n1) và ngay lập tức lại xuất hiện sự chuyển động tương đối giữa

từ trường quay stato và thanh dây dẫn rôto, do vậy mô men điện

từ (Mdt) lại hình thành kéo rô to quay

Quá trình cứ tiếp diễn như vậy, tốc độ quay của rôto luôn nhỏ hơn tốc độ từ trường quay (n < n1) Với tính chất vật lý như vậy mà nó được gọi là động cơ không đồng bộ

Để đặc trưng cho sự không đồng bộ nói trên, người ta đưa ra mộtđại lượng gọi hệ số trượt hay độ trượt được tính theo biểu thức sau:

- Đặc điểm ở chế độ động cơ là tốc độ rôto nằm trong dải (0 < n

< n 1 ) và hệ số trượt (0 < s < 1).

Câu 17: Vẽ sơ đồ nguyên lý động cơ điện không đồng bộ ba pha khi roto không quay và phân tích chế độ làm việc không tải và ngắn mạch của động cơ.

Chế độ không tải khi rôto không quay ( n = 0) (khi hở mạch rôto)

- Tổng quát, xét cho máy điện không đồng bộ ba pha rôto dây quấn trên hình sau và phía rôto hở mạch tại các vành trượt

- Khi đặt điện áp ba pha vàostato thì trong các pha của statoxuất hiện dòng điện i1 và tổngcác dòng điện sinh ra sức từđộng tổng F1 và tạo ra từ trường

f1 là từ trường quay với tốc độ là:

- Theo định luật cảm ứng điện từ,

từ trường quay sẽ cảm ứng trongcác dây quấn pha của stato và

e2, và có giá trị hiệu dụng:

có thể mô tả như sau:

- điện trở thuần của cuộn dây pha stato.

- điện trở đặc trưng cho tổn hao trong lõi thép

Lưu ý: Sơ đồ tương đương, đồ thị véc tơ của máy điện không đồng

bộ ở chế độ này hoàn toàn tương tự máy biến áp một pha ở chế

độ không tải

Chế độ ngắn mạch khi rôto không quay (n = 0) (khi khởi động)

Chế độ này được thực hiện khi đầu ra của rôto dây quấn tạicác vành trượt bị ngắn mạch, khi đó có thể xem động cơ khôngđồng bộ ba pha rôto dây quấn như là động cơ không đồng bộ bapha rôto lồng sóc

Ở chế độ này rôto có tốc độ bằng không n = 0, bằng cáchdùng ngoại lực để ghìm rôto động cơ lại (tương tự như khi động cơ

độ này tương tự máy biến áp ở chế độ ngắn mạch sự cố nhưng

nguy hiểm, do vậy để nghiên cứu máy điện thường dùng chế độngắn mạch thí nghiệm bằng cách giảm điện áp đặt vào stato saocho I1 = I1đm; I2= I2đm Điện áp này cũng được gọi là điện áp ngắnmạch: Ung= (0,15¸0,25)U1đm

Tương tự như máy biến áp các phương trình đặc trưng ở chế

độ ngắn mạch như sau:

)

,

Gần đúng coi điện áp ngắn mạch (Ung) nhỏ nên bỏ qua dòngđiện không tải, có thể coi:

@ 0 và

là dòng điện khởi động động cơ

Câu 18: Trình bày về chế độ làm việc của động cơ điện không đồng bộ ba pha khi roto quay Hãy viết biểu thức các đại lượng và thông số của roto khi chưa quy đổi.

1.Chế độ không tải lý tưởng khi rôto quay (n » n 1 )

Chế độ này là khi máy điện không đồng bộ ba pha rôto lồng sóc hay rôto dây quấn được kín mạch và ở phía stato được đặt điện áp ba pha đối xứng và trên trục rôto không gắn tải, do đó mà tốc độ roto gần bằng tốc độ từ trường quay và khi đó: n »

n1; e2 » 0; i2 » 0; M » 0

Có thể coi đây là chế độ không tải lý tưởng, vì coi Mc = 0; nhưng thực tế do có ma sát, có quạt gió đặt trên trục tự làm mát, nên Mc ¹ 0, do đó i2 ¹ 0 nhưng có giá trị rất bé, nên coi n ≈ n1

Chú ý: Nếu bỏ qua sụt áp trên dây quấn stato và U1 = const; ¦1 = const và xét về tổn hao thép và tổn hao đồng thì chế độ không tảikhi n ¹ 0 và chế độ không tải khi n = 0 là giống nhau

2.Chế độ có tải khi rôto quay (0 < n < n 1 )

Chế độ này là chế độ làm việc có tải bình thường của động cơ

trên trục rôto được gắn tải Động cơ thực hiện biến đổi năng lượngđiện ba pha thành cơ năng trên trục để cung cấp cho phụ tải (mô men cản) biến đổi thành công có ích như: Quạt tạo gió; Bơm chất lỏng; trống tời quấn dây

3.Các đại lượng và thông số của rô to khi rôto quay

a Tần số dòng điện rôto (¦ 2 )

Với:

b Tốc độ quay của rôto (n):

c Tốc độ quay của từ trường quay rôto (n ttr ): Với:

Như vậy, tốc độ từ trường quay stato và roto luôn luôn bằng nhau

d Sức điện động pha rôto (E 2 )

Khi rôto không quay sđđ rôto được tính như sau: E2 = E20 =

4,44.Kdq2.W2.f.¦1

Khi rôto quay với hệ số trượt s thì sđđ rô to khi đó là: E2s = s.E20

e Điện kháng pha rôto (X 2 )

Điện kháng roto khi rôto quay xác định theo tần số: ¦2 = s.¦1 , do

đó ta có:

X2s = s.X20

f Dòng điện pha rô to (I 2 )

- Khi rô to không quay (n = 0) thì:

- Khi rôto quay (n ¹ 0) thì:

Câu 19: Vẽ sơ đồ tương đương, viết các phương trình cơ bản và vẽ đồ thị véc

tơ của động cơ không đồng bộ ba pha khi roto quay.

Sơ đồ tương đương

Khi máy điện không đồng bộ ba pha được coi tương đương với máy biến áp ba pha và nếu xét riêng rẽ cho một pha, ta có sơ đồ tương đương như hình sau:

Nhận xét: Sức điện động E1 có tần số là ¦1; sức điện động E2s có tần số là ¦2s = s.¦1 Do vậy hai sức điện động bên stato và rôto có tần số khác nhau, do đó ta phải biến đổi để hai sức điện động có cùng một tần số giống như máy biến áp.

* Thực hiện biến đổi dòng điện rôto:

Từ biểu thứcdòng điện rô to nếu E2S, X2S có tần

số là ¦2 , còn với

E20, X20 có tần số

là ¦1, với sự biến đổi như trên thì

sơ đồ tương đương phía rô to được mô tả như hình sau:

sơ đồ tương đương như hình sau:

- Với phân tích như trên đã đưa dòng điện roto về có cùng tần sốvới dòng điện stato thì có thể biểu diễn sơ đồ tương đương một pha củamáy điện không đồng bộ ba pha dạng chữ T như sau:

-Thực tế trong tính toán và nghiên cứu máy điện không đồng bộ sơ

đồ hình chữ T không được thuận tiện nên sử dụng sơ đồ hình chữ

G như hình sau:

Chú ý: Các thông số R1và X1 đã bị thay đổi; nhánh giữa là nhánh

từ hóa lõi thép với hai thông số RFe, Xm có thể mắc nối tiếp hoặc song song

Câu 20: Viết biểu thức mômen quay và thiết lập quan hệ M = f(s) và vẽ dạng đặc tính của động cơ không đồng bộ ba pha.

a Dạng thứ nhất của mô men điện từ:

Nếu bỏ qua tổn hao mô men trên trục động cơ ta có:

Trong đó:

TTQ

Nếu xét cho mạch rôto chưa qui đổi thì biểu thức công suất điện

từ như sau:

Như vậy, có dạng thứ nhất của momen điện từ:

Nếu xét cho mạch rôto đã quy đổi thì mô men điện từ của máy điện không đồng bộ ba pha có dạng như sau:

- Từ sơ đồ tương đương mạch rôto chưa qui đổi như hình vẽ ta có biểu thức dòng điện rô to và hệ số công suất:

Thay vào biểu thức công suất điện từ:

Do đó công suất điện từ truyền sang roto như sau: Pđt =

Biểu thức này cho biết mô men điện từ trong máy điện không đồng bộ ba pha phụ thuộc vào dòng điện roto, biên độ từ trường quay và tính chất tải

. c Dạng thứ ba của mô men điện từ:

Theo biểu thức thứ nhất của mô men điện từ của máy điện không đồng bộ ba pha dạng :

- Từ sơ đồ tương đương hình G của máy điện không đồng bộ như sau:

- Biểu thức dòng điện rô to quy đổi:

Thay vào biểu thức mô men ta được:

Dạng thứ ba là dạng mô men phụ thuộc theo độ trượt s và hàm M

= ¦(s) là phi tuyến

- Để vẽ đồ thị hàm số M = ¦(s) cần thực hiện như khảo sát một hàm số bằng cách đạo hàm mô men theo hệ số trượt để xá định cực trị và thu được kết quả như sau:

+ Hệ số trượt tính được khi tìm cực trị của hàm số được gọi là hệ

Với điện kháng ngắn mạch:

+ Mô men tương ứng với độ trượt tới hạn cúng được gọi là mômentới hạn (Mô men cực đại) của máy điện không đồng bộ theo biểu thức sau:

- Mô men tới hạn tỷ lệ với bình phương với điện áp nguồn và

không phụ thuộc vào điện trở mạch roto

- Hệ số trượt tới hạn phụ thuộc vào điện trở mạch roto.

mối quan hệ

M = f (s) có dạng đồ thị trên hình sau:

Lưu ý:

- Máy điện không đồng bộ ba pha công tác chủ yếu là chế độ động cơ với hệ số trượt nằm trong khoảng : 0 £ s £ 1;

- Với điểm đặc biệt: tại s = 1 thì M = Mkđ; tại s = 0 thì M = 0

- Sự thay đổi của điện áp nguồn và điện trở phụ nối vào roto với động cơ roto dây quấn ảnh hưởng đến mô men quay của động cơ

Đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ ba pha

 Khái niệm: Đặc tính cơ là mối quan hệ giữa tốc độ quay với

mô men quay trên trục của động cơ: n = f (M) hay w = f (M);

- Đặc tính cơ tự nhiên: là đặc tính cơ ứng với các thông số và đại lượng là định mức, Rp mạch rô to bằng không (U = Uđm, f

Dạng đặc tính tự nhiên được biểu diễn trên hình sau:

Câu 21: Vẽ sơ đồ nguyên lý, vẽ đặc tính cơ và phân tích quá trình khởi động động cơ không đồng bộ ba pha rôto lồng sóc đổi nối từ hình sao (Y) sang hình tam giác (Δ).).

Phương pháp đổi nối cuộn dây stato từ hình sao sang hình tam giác (Y/Δ) Δ) )

* Phương pháp này yêu cầu động cơ không đồng bộ rôto lồng sóckhi có đủ hai điều kiện sau:

- Có đủ 6 đầu dây của ba cuộn dây ba pha ở stato được đưa ra trên trụ đấu dây

- Chế độ công tác định mức của động cơ có cuộn dây stato đấu ở chế độ tam giác hay nói một cách khác là điện áp pha định mức

của động cơ bằng điện áp dây của nguồn:

Up đm = Ud lưới

Sơ đồ khởi động động cơ bằng phương pháp đổi nối sao/tam giác ; Đặc tính cơ và đặc tính cơ - điện của động cơ trong quá trình khởi động như hình sau:

Ban đầu CD1 mở, CD2 đóng ở vị trí Y, lúc đó cuộn dây stato động cơ được nối theo hình sao, tiếp theo đóng CD1 để động cơ được khởi động với stato nối hình sao và gia tốc theo đường đặc tính Y của đặc tính cơ Sau một khoảng thời gian, tốc độ động cơ

tăng lên, tiếp tục chuyển cầu dao CD2 từ vị trí Y sang vị trí Δ lúc này cuộn dây stato của động cơ được chuyển sang nối theo hình tam giác, động cơ chuyển công tác sang gia tốc trên đường Δ và kết thúc tại tốc độ xác lập (định mức)

- Nếu khởi động trực tiếp cuộn dây stato nối tam giác (Δ) thì điện áp đặt vào động cơ là:

UP = Ud = U1

- Khi khởi động gián tiếp cuộn dây stato nối sao(Y) thì điện áp đặt vào động cơ là:

- Xét về dòng điện dây khi khởi động:

- Xét về mô men khởi động:

+ Khi khởi động trực tiếp: Mtt = MkΔ = A.U2

p = A(U1)2 = A.U2