Bài giảng Kỹ Thuật Điện Đại Cương T©B Chương 5: ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ V.1 Tổng quan V.1.1 Khái niệm: Động KĐB: Tốc độ rotor # tốc độ từ trường quay Dễ sản xuất, giá thành rẻ, dễ vận hành, không bảo trì > 2HP (1500W hay 3500W): pha Động không đồng có số liệu định mức sau: Công suất hữu ích trục Pđm (W, kW, HP ≈ 745.7W) Điện áp dây stato U1đm (V, kV) Dòng điện dây stato I1đm (A) Tần số dòng điện stato f (Hz) Tốc độ quay rôto nđm (vòng/phút) Hệ số công suất cosϕđm Hiệu suất ηđm V.1.2 Cấu tạo: Stator: ba cuộn dây nối Y hay Δ, thép kỹ thuật điện Rotor: rãnh nghiêng (tránh dao động, khóa stator) Lồng sóc (đơn giản, dễ chế tạo, bền, không bảo trì, ) Dây quấn (luôn đấu Y, có vành trượt, chổi than để mở máy) V.1.3 Từ trường quay: Tại Phụ thuộc số cặp cực stator (p = hay p = 2), cách đấu dây ia = Im cos(ωt) ib = Im cos(ωt – 120o) ic = Im cos(ωt – 240o) ωt = 0, ωt = 120o, ωt = 240o B= Bm quay Xét p = 2, chu kỳ (3600) từ trường quay ½ vòng n1 = 60f (vòng/phút) p ω1 = 2πf (rad/sec) p V.1.4 Nguyên lý làm việc: Khi từ trường quay sinh dòng điện cảm ứng dẫn (cuộn dây) rotor Dòng điện từ trường sinh lực từ kéo rotor quay theo quy tắc bàn tay trái Tốc độ rotor n < n1 để tồn dòng điện cảm ứng: không đồng n1 − n n = 1− n1 n1 Độ trượt: s= Hay (< 5%) n = (1 − s )n Chương 5: Động không đồng Bài giảng Kỹ Thuật Điện Đại Cương T©B (vòng /sec) Với p =1: n1 = f1 Tốc độ trượt n2 = n1 – n = sn1 f2 = sf (Hz) (đây tần số dòng điện bên rotor) V.2 Mạch tương đương V.2.1&2 Mạch tương đương (đã quy stator): Mạch tương đương: Tần số dòng điện bên stator: f Tần số dòng điện beân rotor: f2 = sf & & I & U = (R + jX )&1 + E = Z1&1 + E I & & E = (R m + jX m )& I & & I E = (R + jX )& = Z & I & I1 R1 2 2 &' I2 jX1 Rm & U1 & I2 jX2 R2 & I0 & E1 jXm & E2 Stator Rotor Để thiết lập mạch tương đương cần điều kiện: điện áp, dòng điện, tần số, lượng Điện áp: U1 = const ≈⇒ E = 2π k dq N 1f Φ m E1 = const ⇒ Coù E = 2π k dq N f Φ m ⇒ E k dq1 N = =k E k dq N Φm = const kdq: hệ số dây quấn phân bố rotor đứng yên (f = f2) Đặt: E '2 = E = kE điện áp rotor qui đổi Tần số: (qui đổi từ rotor quay rotor đứng yên) Khi rotor quay có tần số sf: E 2s = 2π k dq N f Φ m = 2π k dq N (sf ).Φ m = sE Điện áp: E 2s = sE Tổng trở rotor: & Rotor đứng yên: Z = R + j(2πf )L = R + jX & Rotor quay: Z 2s = R + j(2πsf )L = R + jsX X = 2πfL & & E 2s = (R + jsX )& 2s = sE I ⎛R ⎞ ⎛R ⎞ & E = ⎜ + jX ⎟& 2s = ⎜ + jX ⎟& I I ⎝ s ⎠ ⎝ s ⎠ Điện trở rotor R2, công suất tổn hao quy đổi không thay đổi nên I2 = I2s Chương 5: Động không đồng Bài giảng Kỹ Thuật Điện Đại Cương & I 2s T©B jsX2 R2 R2 s & I2 & E 2s jX2 & E2 Rotor chuyển động Qui Rotor đứng yên Dòng điện: (qui đổi từ rotor quay satator đứng yên) Trường hợp không tải I2 = (s ≈ 0), I1 = I0 Trường hợp có tải: I2 # 0, I0 = const Dòng điện không tải I0 gồm hai thành phần: &0 = & c + & m I I I & I1 R1 &' I2 jX1 & I0 & Ic & U1 & Im & E1 -jBm Gc Ic pha với E1, thành phần tác dụng (tổn hao mạch từ) Im pha với Φ, thành phần từ hóa Do từ thông Φm = const nên sức từ động không đổi (F = NI = Φ m R m ) ⇒ k dq N &1 − k dq N & = k dq N & = const I I I & I Đặt dòng điện rotor qui đổi: & '2 = I k ' & =& +& I1 I I ⇒ Qui đổi từ rotor quay satator đứng yên: & I Trong đó, E '2 = E1 = kE & '2 = I k ⇒ Vaäy: ⎛R ⎞ k⎜ + jX ⎟& I ' &' ⎠ = k ⎛ R + jX ⎞ = R + jX ' & ' = E2 = ⎝ s Z2 ⎜ 2⎟ &' & s I2 I2 ⎝ s ⎠ k & & U1 = E + (R + jX )&1 I R' & E '2 = + jX '2 & '2 I s & = & + &' I1 I I & =& +& I I I c m Chương 5: Động không đồng Bài giảng Kỹ Thuật Điện Đại Cương & I1 R1 R '2 s &' I2 jX1 & E '2 jXm Stator Rotor qui đổi R '2 ⎛1− s ⎞ ' = R '2 + ⎜ ⎟R s ⎝ s ⎠ &' R '2 I với & I1 R1 jX1 & I0 Rm & U1 jX’2 & I0 Rm & U1 T©B & E '2 Xm jX’2 1− s ' R2 s Mạch tương đương động KĐB Mạch hình T (d), mạch hình π (b), chuyển nhánh từ hóa trước (c) V.2.3 Thí nghiệm không tải, thí nghiệm ngắn mạch: Thí nghiệm không tải: s ≈0 ⇒ Z’2 = ∞ U1đm ⇒ I0 Mục đích xác định tổn hao công suất sắc từ PFe (đã trừ tổn hao Pth.cơ): P0 = PFe + P th.cơ (xem tổn hao đồng 3R1Io2 không đáng kể) TN quay không tải:Pcơ (ma sát, thông gió, tổn hao phụ) = P kéo động quay jX1 R1 I2 = I1 I0 Rm & U1 Xm Tính R0 = Rm + R1≈ Rm: từ P0 I0 Tính Ls = Lm + Lσs từ I0, U1đm R0 Thí nghiệm ngắn mạch: s=1 I1đm ⇒ U1n Z2’